ВОДЯНОЙ ГАЗ , коксовый газ , - газ, получающийся из кокса пропусканием через него перегретого водяного пара при температуре выше 1000° и состоящий приблизительно из равных объемов СО и Н 2 с примесью небольших количеств СО 2 , Н 2 О, СН 4 и N 2 .

Теория . При пропускании водяного пара над раскаленным углем (коксом) последний окисляется за счет кислорода воды. В зависимости от окисление может протекать по одному из следующих уравнений. При низких температурах (500-600°):

При высоких температурах (1000° и выше):

Уравнения (1) и (2) дают:

Последнее уравнение показывает, что с повышением температуры реакция протекает все более и более в направлении правой части, но продукт реакции всегда будет состоять из смеси всех четырех газов. Их соотношение определяется уравнением:

где р - парциальное давление соответствующего газа в смеси, а К - постоянная равновесия. Уравнение (4) называется уравнением равновесия водяного газа . К не зависит от давления, но сильно возрастает с повышением температуры. Ган экспериментально определил К для ряда температур:

По теории, при температуре около 2800° К достигает высшего значения - 6,25; но вследствие высокой эндотермичности этой реакции температура в генераторе быстро падает, что влечет за собой увеличение содержания СО 2 , падение содержания СО и Н 2 и понижение калорийности газа. Избежать падения температуры в генераторе можно было бы при перегреве водяного пара до 2200°, что технически неосуществимо. Поэтому температуру в генераторе восстанавливают посредством горячего дутья. Для этого прекращают впуск пара и одновременно начинают продувать воздух, образующий с коксом генераторный газ.

История . Действие водяного пара на раскаленный уголь открыл Феличе Фонтана (1780 год). Карбюрированный нафталином водяной газ для осветительных целей впервые применил Донован в Дублине (1830 г.). Жиляр в 1849 г. применил продувание генератора воздухом для восстановления температуры. Керкгем (1852 г.) усовершенствовал конструкцию генератора и применил тепло отходящих газов для получения пара. Около 1855 г. водяной газ впервые применили для городского освещения во Франции (Нарбонна), около 1860 г. - в Германии, около 1870 г. - в Англии и CША. В 1898 г. Дельвик и Флейшер увеличили силу воздушного дутья и уменьшили высоту слоя топлива, чем сократили продолжительность горячего дутья. В 900-х годах начались опыты по применению подвижных колосников для предотвращения спекания нижнего слоя шихты генератора. Штрахе (1906 г.) предложил способ получения т. н. двойного водяного газа , позволяющий вместо кокса применять уголь. Общество Дельвик-Флейшер (1912 г.) сконструировало генератор для тройного водяного газа , дающий возможность получать из применяемого угля также и первичный деготь. В настоящее время в разных странах ведутся работы по автоматизации управления генераторами и увеличению их мощности.

Классификация водяного газа . Кроме чистого водяного газа различают еще карбюрированный водяной газ и уже названные двойной и тройной водяной газ. Последние производятся преимущественно в Германии и носят также название угольноводных газов (Kohlenwassergase). К водяному газу надо отнести также полуводяной газ.

Производство водяного газа . Схема устройства для получения обыкновенного водяного газа изображена на фиг. 1.

Генератор 1 состоит из железного кожуха с внутренней шамотной обмуровкой. В нижней его части находится колосниковая решетка. Неподвижные решетки - плоские; подвижные строятся в виде выпуклого кверху, наклонного конуса, чем лучше всего предотвращается спекание шлаков. Мелкие генераторы строят вовсе без решетки, с шамотным подом, а генераторы с производительностью свыше 1000 м 3 газа в час всегда снабжаются подвижной решеткой. Над решеткой находятся герметически закрывающиеся дверцы для спуска шлака, под ней - такие же дверцы для выгребания золы.

В зольнике помещаются трубы 2, подводящие воздух для горячего дутья и пар для нижнего парового дутья и отводящие газ верхнего парового дутья. В верхней части генератора находятся: загрузочный самоуплотняющийся люк, труба 3, вводящая пар верхнего дутья, и отводные трубы для газа нижнего парового дутья. Высота слоя кокса в зависимости от размеров генератора колеблется от 1,4 до 2,5 м. При металлургическом коксе она бывает несколько больше, чем при газовом. Загрузка производится через 30-60 мин. Пар получается или путем впрыскивания воды в перегреватели, выложенные особо устойчивым материалом (термофикс), или, в больших установках, от особого парового котла, для отопления которого обычно используются газы горячего дутья. В больших установках для равномерности действия пар вводится одновременно снизу и сверху. Воздух, под давлением 300-600 мм водяного столба, вдувается воздуходувками по трубопроводу 5. Они приводятся в действие паровыми машинами или периодически работающими электромоторами. Продолжительность горячего дутья колеблется от 3/4 до 2 мин., а парового - от 4 до 8 мин. При переходе от одного дутья к другому соответственные трубопроводы закрываются задвижками. Во избежание ошибок управление переменой хода сосредоточивается в одном механизме 4, а в новейших установках совершается автоматически. Газы горячего дутья в мелких установках выпускаются через вентиль 8 в дымовую трубу 9, а в крупных - с добавочным воздухом дожигаются в пароперегревателях и служат для нагрева паровых котлов, обслуживающих генератор. Механический унос скапливается в сборниках для пыли 7 при помощи специальных пылеотделителей 6 или же задерживается в наполненных коксом колоннах, где происходит и охлаждение. Для отделения смолы водяной газ пропускают через гидравлику 10 и по трубопроводу 13 он поступает в газгольдер. Для питания гидравлики водой служит трубопровод 12. Смола из гидравлики собирается в резервуаре 11. Теоретически 1 кг углерода и 1,5 кг водяного пара должны дать 4 м 3 водяного газа (приведенного к 0° и 760 мм ртутного столба), т. е. для получения 1 м 3 водяного газа требуется 0,25 кг углерода и 0,375 кг водяного пара. Практические выходы водяного газа и расход пара колеблются в зависимости от содержания углерода в коксе и от конструкции установки. Вследствие потерь углерода при горячем дутье в шлаках и в механическом уносе выход водяного газа на 1 кг содержащегося в коксе углерода снижается в среднем до 2,2 м 3 и не превышает 2,8 м 3 . Вследствие неполного разложения пара расход его на 1 м 3 газа колеблется от 0,6 до 1,0 кг. Расход энергии для воздуходувок колеблется от 10 до 30 Wh, а расход воды для охлаждения и промывки - от 5 до 10 л, считая все на 1 м 3 водяного газа. Для характеристики теплового баланса производства водяного газа могут служить результаты испытаний, произведенных двумя научными учреждениями (табл. 1).

О размерах установок позволяют судить данные завода Франке Верке (Бремен), приведенные в табл. 2.

Для обслуживания одного генератора достаточно одного рабочего. Добавочный персонал необходим для разгрузки от шлаков, а в больших генераторах и для загрузки кокса. Наряду с установившимися типами генераторов идет разработка новых типов с целью автоматизации и более совершенного использования тепла.

Фиг. 2 изображает автоматическую установку для получения карбюрированного водяного газа с весьма совершенным использованием тепла, выполненную в 1926/27 году фирмой Гемфриз (Глазго, Лондон) для Societe d’Eclairage, Chauffage et Force Motrice в Женевильере.

Генератор А окружен водяной рубашкой В, соединенной с паровым котлом низкого давления С, служащим для утилизации тепла, излучаемого генератором. При горячем дутье воздух поступает в генератор снизу. Выходящие сверху газы поступают в верхнюю часть карбюратора F, где сгорают с добавочным воздухом и нагревают карбюратор. Поступая в пароперегреватель G снизу, они в верхней его части окончательно дожигаются с новой порцией добавочного воздуха и поступают в рабочий котел Н, а оттуда, через пылеотделитель J, в дымовую трубу К. Газы как нижнего, так и верхнего парового дутья поступают в верхнюю часть карбюратора, смешиваются с парами вводимого туда масла и карбюрируются. Если в карбюрации нет надобности, газы, минуя карбюратор, также поступают под котел по особой трубе для теплообмена. Спекание шлаков уменьшается введением вращающейся колосниковой решетки Е. Производительность каждого генератора достигает 80000 м 3 карбюрированного газа в сутки; вся установка должна давать 600000-800000 м 3 в сутки. Комплект из трех таких генераторов обслуживается тремя наблюдающими рабочими и одним - для уборки шлаков.

Т. к. необходимость пользоваться коксом для получения водяного газа сильно ограничивает распространение газа, то Штрахе предложил применять уголь в генераторах особой конструкции. Генератор Штрахе для получения «двойного газа» (фиг. 3) представляет собой соединение генератора 1 с подобием коксовой реторты 6 в его верхней части.

Загружаемый туда уголь обогревается отходящими газами горячего дутья, проходящими в кольцевом пространстве вокруг ретортной части генератора. Продукты сухой перегонки по трубе 13 уходят в водяной регулирующий клапан 5 и трубу 14. В случае проникновения туда также и газов горячего дутья контрольная горелка, соединенная с трубой 14, гаснет, и тогда необходимо повысить сопротивление клапана. При горячем дутье воздух по воздухопроводу 8 поступает снизу; газы горячего дутья поступают через вентиль 2 в пароперегреватель 3, где и сжигаются с добавочным воздухом, подведенным через канал 12, и уходят через вентиль 10 в дымовую трубу 11. При паровом дутье (пар поступает из 4) закрывают вентили 2, 9 и 10 и впрыскивают в верхнюю часть пароперегревателя воду. Пар через канал 12 поступает в нижнюю часть генератора. Образовавшийся водяной газ в смеси с продуктами коксования (двойной газ ) оставляет генератор через трубу 13. Для чистки служит люк 7. Тройной газ представляет собой смесь водяного газа с генераторным и продуктами сухой перегонки примененного угля.

Свойства водяного газа . Теоретически водяной газ должен представлять смесь равных объемов СО и Н 2 . Такой газ (при 0° и 760 мм) имеет удельный вес (по отношению к воздуху) 0,52; его высшая теплотворная способность на 1 м 3 равна 3070 Cal, низшая - не превышает 2800 Cal; температура пламени 2160°; смеси с воздухом взрывают при содержании водяного газа от 12,3 до 66,9%. Практически состав и свойства водяного газа отклоняются от выведенных теоретически. Средний состав и свойства различных видов водяного газа характеризуются табл. 3 (по де-Гралю).

Свойства карбюрированного газа зависят от способа и степени карбюрации. Газ обогащается метаном (до 15%) и тяжелыми углеводородами (до 10%); его теплотворная способность повышается до 5000 Саl/м 3 .

Очистка водяного газа производится в зависимости от его назначения. Газ для освещения и технических целей очищается, как и светильный газ. Так как водяной газ обладает ядовитыми свойствами, но вместе с тем не имеет ни цвета, ни запаха, то из предосторожности к нему примешивают пары сильно пахнущих веществ (меркаптаны, карбиламин). В последнее время, в связи с применением водяного газа для каталитических целей, потребовалась тщательная очистка его от присутствующих в нем ядовитых примесей, отравляющих катализаторы. Из них в водяном газе находятся сероводород, сероуглерод и сероокись углерода. Для удаления их Ф. Фишер предлагает следующий способ, дающий вместе с тем возможность выделить и утилизировать содержащуюся в них серу. Сероуглерод и сероокись углерода восстанавливаются каталитически водородом водяного газа при температуре 350-400° (в зависимости от катализатора). Катализаторы: Сu, Pb, Bi, CuPb, Сг 2 O 3 и др. При этом сера этих соединений количественно дает сероводород H 2 S и его соли, которые окисляются до S по следующей реакции:

(реакция идет в присутствии карбонатов или бикарбонатов); K 4 Fe(CN) 6 на никелевом аноде окисляется до K 3 Fe(CN) 6 с выходом по току в 100 %. На 1 кг полученной S расходуется 3 kWh.

Применение водяного газа . Наибольшее применение водяной газ находит в освещении; но в виду того, что он горит несветящим пламенем, его карбюрируют: горячим способом - нефтяными маслами, холодным способом - бензолом , легкими нефтяными и т. п. погонами - или примешивают к светильному газу. Горячее карбюрирование распространено в США., где карбюрированный водяной газ составляет около 75% всего вырабатываемого светильного газа. Примешивание водяного газа к каменноугольному светильному газу распространено в 3ападной Европе, где почти каждый газовый завод имеет установку для водяного газа. Здесь водяной газ составляет от 5 до 8% всего вырабатываемого количества светильного газа. Водяной газ широко распространен в металлургической и стекло-фарфоровой промышленности в виду высокой температуры его пламени и возможности предварительного подогрева. Водяной газ применяется для получения водорода и, вместо водорода, в ряде восстановительных процессов: для свинцевания жести (по Мелей и Шанкенбергу), для получения NО (по Гейсеру), для получения S из SО 2 (по Тельду, Зульману и Пикару). В последнее время водяной газ стал применяться для изготовления искусственного жидкого топлива и синтетического метилового спирта. В связи с этим возводятся мощные генераторы (Винклер) для газирования до 1000 т кокса и полукокса в сутки, причем здесь применяют способ ускорения реакции при пульсации порошкообразного топлива под действием дутья воздуха и пара.

В 80-х гг. прошлого столетия водяной газ называли «топливом будущего», но затем интерес к нему ослабел вследствие ряда непреодолимых затруднений. В последние годы, благодаря возможности при производстве водяного газа целесообразного использования самого низкосортного (порошкообразного, высокозольного) сырья как в качестве топлива, так и для химических реакций, к водяному газу вновь пробудился интерес.

Газификация есть процесс превращения органической части твердого, а иногда и жидкого топлива в газообразное состояние. Главными составными частями полученного генераторного газа являются СО, Н2, СН4 и тяжелые углеводороды.

Газообразное топливо в технике находит весьма широкое при­менение вследствие ряда преимуществ.

Для газификании, с получением газа высокой калорийности, могут быть использованы разное малоценное твердое топливо и его отбросы.

Газы можно сжигать при незначительном избытке воздуха с предварительным его подогревом теплотой отходящих продуктов горения; при сжигании газов развивается высокая температура (1500--1900е), вследствие чего коэффициент полезного действия печи или другого нагревательного аппарата получается высоким н возрастает производительность печи.

Предоставляется возможным получать газы на центральной газогенераторной станции.

При сжигании газов достигается удобство обслуживания печей, простота конструкции горелок, возможность точного регулирова­ния процесса горения.

Твердое топливо, превращенное в газообразное состояние, мо­жет быть использовано как хорошее и экономически выгодное горючее для двигателей внутреннего сгорания.

Но наряду с большими достоинствами генераторный газ при применении его как горючего имеет и недостатки, к числу кото­рых следует отнести дополнительные капиталовложения на уста­новку газогенераторов и потерю физического тепла генераторного таза при охлаждении его в процессе очистки.

Однако вследствие весьма больших преимуществ газообраз­ного топлива все крупные современные заводы, имеющие много печей и других нагревательных устройств, расположенных на большой площади, имеют свои центральные газогенераторные станции.

На уральских металлургических заводах и на стеклоплавиль­ных заводах во многих районах СССР газогенераторные уста­новки работают на древесном топливе. За последние годы при­обрели большое значение газогенераторные установки на автомо­билях и тракторах, работающие на древесных чурках.

Генераторный газ быв я воздушны и, с меша нны и, к од я но и 11 оксигаз.

Получение воздушного газа достигается продуванием сухого воздуха через слой раскаленного топлива. Смешанный газ полу­чают продуванием смеси воздуха и водяного пара через слой рас­каленного топлива. Водяной газ можно получить пропусканием через слой раскаленного топлива паров воды и воздуха при пе­риодической подаче то водяных паров, то воздуха. Получение окси - газа достигается пропусканием через слой раскаленного топлива паров воды в смеси с кислородом.

Воздушный газ. При интенсивной подаче воздуха через слой раскаленного топлива получается воздушный газ. При его обра­ботке развивается очень высокая температура (1400-1500°). являющаяся крайне нежелательной, так как вызывает шлакова­ние в газогенераторе, вследствие чего нарушается нормальный его ход.

Смешанный газ. Способ газификации, при котором получается смешанный генераторный газ, является наиболее приемлемым для промышленности, так как позволяет использовать для разложе­ния паров воды тот избыток тепла, который получается при об­разовании воздушного газа. Водяной пар вводится одновременно с воздушным дутьем.

Соотношение между количеством воздуха и паров воды уста­навливается опытным путем, причем оно должно быть таково, чтобы генератор чрезмерно не остывал и не шлаковался. О со­держании влаги, вводимой с дутьем, судят по температуре паро­воздушной смеои, которую обычно измеряют термометром, пока­зывающим точку росы подаваемой паровоздушной смеси. Эта тем­пература обычно держится в пределах 38-52°.

Водяной газ. В связи с развитием синтеза аммиака, метанола, жидкого топлива и других веществ, находит большое применение водяной газ. Его используют в смеси со светильным или другим высококалорийным газом и снабжают им население для исполь­зования, как горючее.

В состав водяного газа входят в основном СО и Н: при неболь­шом содержании СО^, N2 и СН4.

Водяной газ в промышленном масштабе можно получать пу­тем накопления тепла в газогенераторе (первый способ) или под­водом тепла в газогенератор с газифицирующей парогазовой смесью (второй способ).

Процесс получения водяного газа по первому способу, т. е. по способу накопления тепла в газогенераторе, состоит в том, что через раскаленный слой кокса или древесного угля снизу шахты газогенератора продувается воздух; слой топлива постепенно разо­гревается, а получающийся газ при этом выбрасывается обычно в атмосферу. Как только температура в зоне газификации повы­сится до 1100-1200°, доступ воздуха прекращают и пускают перегретый пар сверху вниз. Водяные пары, проходя через раска­ленный слой топлива, разлагаются по указанным ниже реак­циям, давая водяной газ, направляемый к потребителю.

Процесс разложения водяных паров есть процесс эндотерми­ческий; поэтому температура в шахте газогенератора постепенно падает. После понижения температуры до известного предела (800°) подачу пара прекращают и в шахту снова подают воздух. Обычно работу ведут так, что в течение 10 минут вдувают воз­дух, а затем в течение 5 минут - пары воды.

Второй способ получения водяного газа, т. е. путем подвода тепла в газогенератор с газифицирующей парогазовой смесью, является более новым; он может быть осуществлен двояко: либо смесью кислорода с водяным паром, либо смесью водяного пара с циркуляционным газом, предварительно нагретой до высокой температуры.

Второй способ получения водяного газа имеет перед первым то преимущество, что при нем процесс ведется непрерывно, при постоянном режиме работы газогенератора.

Аппараты, в которых газифицируется топливо, называются газогенераторами.

В качестве топлива для газификации служит кокс, каменный уголь, торф, дрова и др. Мы рассмотрим лишь газогенераторы, ра­ботающие на древесном топливе.

Топливо поступает в шахту газогенератора сверху и, спускаясь вниз навстречу нагретому газовому потоку, постепенно превра­щается в парогазовые продукты.

В низ шахты газогенератора (рис. 44) под колосниковую ре­шетку, при получении смешанного газа, подводят воздух и водя­ной пар, которые, поднимаясь вверх, проходят сначала через слой шлака (зона V), за счет теплоты которого они несколько подогре­ваются, и затем - через слой раскаленного горючего, вступая в реакцию с его углеродом. В зоне IV горения (в кислородной зоне) получается и С02, и СО; пары воды частично реагируют с угле­родом.

Образовавшаяся в зоне горения (кислородной зоне) СОг и неразложившиеся пары воды, поднимаясь выше и проходя через слой раскаленного углерода топлива, восстанавливаются с обра­зованием СО и Н2.

Слой топлива, в котором происходит образование СО и Н2, называется зоной восстановления (зона III). В составе газового потока на выходе из зоны восстановления преобладает СО, но не С02.

Обе зоны, кислородная и восстановления, обычно называются зонами газификации.

Выше, непосредственно над зоной восстановления ///, нахо­дится зона II сухой перегонки. В этой зоне происходит выделение

/-зона сшкн; //-зона сухой перегонки: ///- зона восстановления: VI- Зона горения (кислородная); V -зона шлака-, /-шахта газогенера­тора; 2-фартук шахты-, 3-загрузочное устройство; -^-колосниковая решетка; 5-вращающаяся чаша; 6-подвижные опоры чаши; 7-привод чашн-, 8- шлаковый нож; У- шуровочное отверстие; 10-выводной пат­рубок; 11 -воздо-.опронод-, 12 -дутьевая камера; 13- Нижний гидравли­ческий затвор; 14 -люк для розжига

Летучей парогазовой смеси, в состав которой входят неконден­сирующиеся газы, кислоты, спирты, смолы и другие парообразные органические вещества.

В верху шахты газогенератора, в зоне /, происходит сушка топ­лива.

Зона II сухой перегонки и зона I сушки топлива носят назва­ние зоны подготовки топлива.

ОСНОВНЫЕ РЕАКЦИИ ГАЗИФИКАЦИИ

В кислородной зоне. По вопросу взаимодействия углерода с кислородом существуют три гипотезы.

1. Редукционная гипотеза предполагает, что в результате взаимодействии углерода и кислорода образуется непосредственно С02 по уравнению:

TOC o "1-3" h z С - 02 = CO., ; Q, (97)

Причем наличие в вышележащих зонах СО по этой гипотезе рас­сматривается, как результат восстановления С02 раскаленным углеродом топлива по реакции:

CO.. С = 2СО - Q. (98)

2. Гипотеза первичного образования СО предполагает, что к результате взаимодействия С и (): образуется сначала СО но уравнению:

2С а::СО -Q, (99)

Которая потом может окисляться по уравнению:

2С0--0, = 2С02 Q. (100)

3. Гипотеза комплекса предполагает, что сначала образуется сложный углеродно-кислородный комплекс, а затем из него обра­зуется С02 и СО по реакциям:

Л-С -^-0, = Cr0v (10!)

CxOv = mCO, л СО. (102

Наиболее вероятной нз указанных грех гипотез в настоящее время считается третья гипотеза.

В зоне восстановления. Она начинается там, где исчезают по­следние следы кислорода. В зоне восстановления имеют место сле­дующие эндотермические реакции:

А) взаимодействия С с С02:

С CO., -- 2СО; (103)

Б) взаимодействия водяных паров с раскаленным углеродом топлива:

С 211 О - CO. 2Н, (104

С - !1<> С> Н.. (105)

Возможно, что частично эти две последние реакции проте­кают и в кислородной зоне. При температурах выше 900° преоб­ладает вторая из этих двух реакций, а ниже 900° - первая.

Процессы восстановления успевают достаточно полно пройти, если высота восстановительной зоны составляет 12-15 диамет­ров кусков угля.

Таким образом высота слоя топлива в газогенераторе является основным конструктивным размером.

Топливо из воды – Газ Броуна Жюль Верн в своей книге “Таинственный остров” (1874) написал следующее:

«Вода разлагается на примитивные элементы водорода и кислорода, и, несомненно, превращается в электроэнергию, которая затем становится мощной и управляемой силой. Да, друзья мои, я считаю, что вода в один прекрасный день будет использована в качестве топлива».

Газ Броуна.

Это самое совершенное топливо для наших транспортных средств. Получается он из воды (то есть водорода и кислорода), так же как и чистый водород, но сгорает в ДВС так, что, в зависимости от регулировки, может отдавать кислород в атмосферу. На выхлопе получается кислород и водяной пар (как и в случае топливных баков), однако кислород здесь берется из воды, используемой для получения газа. Поэтому при сжигании газа Броуна в атмосферу поступает дополнительный кислород.

Таким образом, использование газа Броуна помогает решить очень важную для нас проблему уменьшения кислорода в окружающей среде.

С этой точки зрения газ Броуна представляет собой идеальное топливо для автомобилей будущего. Новая технология применения газа Броуна

Почему газ Броуна – как топливо, лучше чистого водорода?

В настоящее время окружающая среда испытывает серьезнейшие проблемы, и одна из них – это потеря атмосферного кислорода. Содержание его в воздухе становится таким низким, что в некоторых регионах это представляет угрозу самому существованию человека. Нормальное содержание кислорода в воздухе – 21 процент, но в некоторых регионах оно в несколько раз ниже! Так, например, в Японии в Токио оно упало до 6-7 процентов. Если содержание в воздухе кислорода достигнет 5 процентов, люди начнут умирать. В Токио на углах улиц даже установили пункты продажи кислородных подушек, чтобы в случае необходимости человек мог подышать кислородом. Если мы не примем меры, то, в конце концов, уменьшение содержания кислорода в воздухе повлияет на каждого из нас.

Получаемый электролизным способом, газ Броуна может поставлять в атмосферу кислород, в то время как другие технологии либо никак не влияют на атмосферу (как при использовании чистого водорода или топливных баков), либо загрязняют ее (как при использовании ископаемого топлива). Поэтому, мы считаем, что именно эта технология в ближайшем будущем должна быть выбрана для обеспечения топливом транспортных средств.

Газа Броуна / HHO газа = Вода разлагается на водород и кислород в электроэнергию

Газ Броуна также называют: коричневый газ / HHO газ / водяной газ / ди-гидроксид / гидроксид / зеленый газ / клейн газа / оксигидроген.

Каждый литр воды расширяется на 1866 литра горючего газа.

Рабочая модель газового генератора, Американского некомерческого университета

Оценка информации

Записи на схожие темы

Воздуха, а из воды ». А дальше больше, заменить топливо водой полностью, и дело... правда, не автомобильная, начала использовать газ Брауна, уникальные свойства которого активно... даже углекислый газ не образуется в результате горения такого топлива . И, возможно...

Которой топлива вообще не требуется, где используется только энергия падающей воды ?Да... от слова «вообще», поэтому приготовьтесь.Газ фторида урана для начала пропускают... мог удерживать внутри себя радиоактивные газы , образующиеся в процессе ядерного распада...

Водяной газ, горючая газовая смесь, в главной массе состоящая из окиси углерода и водорода и образующаяся при разложении паров воды раскаленным углем. Для добывания водяного газа употребляется чаще всего кокс или антрацит. Теоретически водяной газ должен содержать 50% окиси углерода и 50% водорода, но на практике, так как трудно поддерживать в генераторе необходимую температуру (1 200°С), в газе всегда содержится 3-5% углекислоты, немного метана, азота и, если топливо содержало серу, то также в незначительном количестве и сероводород.

Для получения 1 куб. метра водяного газа указанного теоретического состава надо 0,4 килограмма водяного пара; в действительности обыкновенно расходуется больше, так как часть пара проходит через генератор неразложенным и тем в большем количестве, чем ниже температура, при которой происходит газование. Так как при низкой температуре (ниже 900°С) в генераторе сильно возрастает содержание в нем углекислоты, то отсюда ясно, какое большое значение для правильности работы генератора имеет непрерывное поддержание в нем достаточно высокой температуры. Из 1 килограмма кокса получается обыкновенно от 1,4 до 2 куб. метров водяного газа с теплотворной способностью от 2 300 до 2 600 калорий на куб. метр. Водяной газ горюч, но в обыкновенных разрезных горелках горит бесцветным пламенем; в Ауэровских же горелках, с накаливающимся чулочком из окислов редких металлов, горит, давая довольно значительный свет. С целью увеличить световую способность водяного газа, его нередко карбюрируют, и это делается или непосредственно, в одном и том же приборе (системы Лау, Гемфри-Глазго), или в отдельных карбюраторах (системы Страхэ, Дельвик-Флейшера и др.). Для карбюрации водяного газа употребляются или дешевые нефтяные масла в количестве 0,3-0,4 литра на куб. метр (чаще всего соляровое масло), причем карбюрация ведется при высокой температуре распыливанием масла в камере с накаленной пористой кладкой, через которую проходит карбюрируемый газ, или же бензол, причем в этом случае карбюрация делается холодным путем, и бензола тратится 80-90 граммов на куб. метр.

В виду значительного содержания окиси углерода водяной газ очень ядовит и не имеет запаха, так что утечку его не всегда легко обнаружить. С целью придать ему запах, его парфюмируют каким-нибудь пахучим веществом: меркаптаном или карбил-амином. Очень большое значение водяной газ получил в металлургии, в сталелитейном деле, на пушечных и оружейных заводах, на стеклянных, фаянсовых и химических заводах. Если водяной газ употребляется для освещения, то он подвергается очистке от парообразных примесей, а также углекислых и сернистых соединений, для чего проходит через холодильник, скруббер и очиститель, заполненный болотной рудой. Пройдя через очиститель с окисью железа, газ содержит летучее соединение окиси углерода с железом, которое при сжигании газа в Ауэровских горелках обусловливает быструю порчу накаливающегося чулочка. Для удаления этого соединения из газа, последний, пройдя очиститель, направляется еще через концентрированную серную кислоту.

В Соединенных Штатах, Англии и Германии водяной газ часто примешивается к светильному газу (до 30%), причем он вводится в гидравлику и проходит вместе с каменноугольным газом все очистительные станции газового завода.

ВОДЯНОЙ ГАЗ В КАЧЕСТВЕ СИЛОВОГО ГАЗА

Инженеръ Н.Г. Кузнецовъ, "Двигатель" № 3, 1911 г.

Водяной газ, получивший широкое распространение во многих отраслях промышленности, как в железоделательной (сварка), в стекольной (плавление) и осветительной технике (освещение города, отопление, газовая кухня), не имеет до сих пор в качестве силового привода того успеха, которого от него можно было ожидать. К сожалению, вина в этом падает не на водяной газ, а на заводы тепловых двигателей, которые его отодвинули на второй план из-за некоторых довольно значительных затруднений, связанных с применением этого газа. Благодаря этому получилось такое положение, что в тех местах, где имеются газовые заводы для освещения, нельзя соединить заводские двигатели с газовой сетью, а их приходится питать бензином, так как они не приспособлены для работы на водяном газе.

Австрийскому инженеру K. Reitmaier"у несколько лет назад удалось приноровить газовые двигатели существующих конструкций для работы на водяном газе. Но прежде, чем объяснить причину прежних неудач в этом направлении и приступить к описанию выработанного инженером Рейтмейером способа, сначала надо остановиться на свойствах водяного газа.

Последний образуется при пропускании водяного пара через слой раскаленного кокса в генераторе, подобно тому, как во всасывающем генераторе через слой раскаленного горючего пропускается смесь пара и воздуха. В данном случае проводится один только пар, причем происходит распадение последнего и образование окиси углерода.

Смесь освободившегося водорода и окиси углерода и образует водяной газ. Химическая реакция сопровождается поглощением тепла, так как разложение пара на кислород и водород для 12 кг кокса требует приблизительно 57560 калорий. Тепловая потеря, следовательно, выражается в 28970 калориях, которая возмещается периодическим перерывом газообразования (пропускания пара) и свежей задувкой генератора. На практике задувка продолжается две минуты, а газовый период - 6 минут.
Генератор водяного газа, отличающийся способностью накапливать в столбе кокса весьма большой запас тепла в период дутья имеет следующую конструкцию. Кокс лежит в генераторе, как в открытом ящике, и вдуваемый воздух проникает в него со всех сторон, образуя почти полное горение. Это достигается тем, что воздух входит только одной частью в генератор (через трубу), а другая же часть его поступает в кожух генератора, распределяется там в кольцевом канале и только после этого попадает через решетку в слой кокса, где совершается сгорание окиси углерода в углекислоту. На степень полноты сгорания указывает состав продуктов горения, выпускаемых в период дутья через отверстие в дымовую трубу: СО2 - 17,2%; СО - 5,5.%; O- 0,4%; N - остальное.

На основании данных этого анализа вычисляется количество накопленного в генераторе тепла каждыми 12 кг кокса. Получается всего 98818 калорий.

Так как продукты горения уходят с температурой в 600°С, тот они уносят с собой 21012 калорий.

Остается в генераторе 98818 - 21012 = 77806 калорий, между тем как потеря во время газообразования составляет 28970 калорий на 12 кг углерода. Эта потеря, таким образом, покрывается с избытком, что на практике выражается в весьма коротком периоде дутья (3/4 - 1 мин.) и длинном периоде газообразования (около 7 мин.).

Выходящий из генератора газ нуждается еще в очистке, так как кроме серы содержит еще золу и кремнезем. Последний отлагается в виде тонкого белого порошка на стенках генератора и трубопроводов. Этот кремнезем образуется от окисления содержащегося в золе кокса кремневодорода.

Удаление из газа твердого осадка и сероводорода безусловно необходимо. Неполная очистка газа от этих веществ ведет к тому, что цилиндры и поршни быстро теряют свою герметичность, следствием чего является потеря газа в период сжатия, уменьшение степени наполнения, а потому - уменьшение мощности двигателя. Потеря герметичности происходит, с одной стороны под влиянием разъедающего действия на стенки цилиндра и поршня серной кислоты, образующейся от сгорания в цилиндре сероводорода, а с другой стороны, порошкообразный кремнезем, смешиваясь с маслом, образует род наждака, который истирает стенки цилиндров.

Для удаления серы и кремнезема требуется в случае правильно оборудованной газовой установки два очистителя; один наполнен гидратом окиси железа для поглощения сероводорода, а другой - деревянными опилками, улавливающими частицы кремнезема. Кроме того, до поступления в очистители газ промывается в скруббере, где освобождается от золы и охлаждается. Из очистителей газ направляется в резервуар, а оттуда к двигателю. Содержимое очистителей должно обновляться через каждые 5-6 недель; кроме того необходимо производить почаще испытание газа на присутствие в нем серы и кремнезема.
Для этого служит следующий прибор. Газ подводится к нему посредством гуттаперчевой трубки и проходит через регулятор, установленный на проход 50 литров газа в час, идет далее по стеклянной трубке и сгорает в горелке, снабженной градуированным цилиндром. В стеклянной трубке имеется бумажная полоска, смоченная уксуснокислым свинцом (свинцовым сахаром). Если в газе имеется сероводород, то последний окрашивает бумажку в коричневый или черный цвет. Присутствие кремнезема в газе обнаруживается при помощи куска обыкновенного листового железа (черной жести), который держат над цилиндром; появление на черной поверхности металла белого пятна указывает на присутствие кремнекислоты. Само собой разумеется, что в случае обнаружения указанных элементов в газе, необходимо наполнить очистители свежими реагентами.
Водяному газу приписывается еще тот недостаток, что он имеет склонность давать преждевременные вспышки. При применении электрического зажигания этого, конечно, не бывает, но при зажигании трубкой этот недостаток проявляется довольно регулярно. Объясняется это высоким содержанием водорода в водяном газе, сравнительно с генераторным газом. Устраняются преждевременные вспышки укорачиванием трубки накаливания, или помещением лампы ближе к концу трубки, так как сжатая газовая смесь при этом позже доходит до раскаленной части трубки; или же помещают лампу ближе к концу трубки.
Остается еще указать тепловой коэффициент полезного действия двигателя, питаемого водяным газом, и стоимость его эксплуатации. Тепловой коэффициент полезного действия, как известно, определяется формулой:

а действительный коэффициент полезного действия выводится из теплового эквивалента Q = 624 калории на 1 л. силу, деленного на действительный расход единиц тепла.

Так как теплопроизводительная способность газа - 2500 калорий на 1 кб. метр, температура пламени - 1700°С, а температура уходящих газов около 400°С, то при расходе 900 метров газа на силу, получим: Тепловой коэффициент полученного действия равен 0,66, действительный тепловой коэффициент полезного действия равен 0,276, а действительное использование составляет 41,9 %.

Стоимость эксплуатации 100-сильной установки, доставляющей 1000 куб. метров водяного газа в день или 300000 куб. метров в год.

15 вагонов кокса по 250 марок..................3750 марок
3 вагона угля для производства пара....…….600 марок
1 мастер и помощник..................................…..1800 марок
Очистка газа...................................................…... 300 марок
Ремонт...............................................................……....200 марок
Погашение капитала и % с него (7 % с 35000 марок).......2450 марок
ИТОГО..............................................................………………9100 марок
Стоимость 1 куб. м. газа......9100/300000=3.03 пфен.
Стоимость 1 силы-час................. 3.03х0.9 = 2.727 пфен.

Городские газовые заводы в Германии взимают 10 пфенигов за 1 кубич. метр водяного газа для промышленных целей. Для тех, кто пользуется покупным газом, стоимость 1 силы-час выразится, следовательно, величиной 10х0.9=9 пфен.
В Шенеберге многие мелкие и средние предприятия питаются водяным газом, доставляемым городской центральной газовой станцией, и действие их вполне безукоризненно.

Двигатель, питающийся водяным газом, имеет, по мнению Рейтмейера, большую будущность. Путь, по которому идет развитие городского благоустройства, приведет в ближайшем будущем к слиянию газовой и электрической центральных станций в одну, двигатели которой будут питаться водяным газом и приводить в действие динамомашины. Такая станция, вырабатывая одновременно газовую и электрическую энергию для целей освещения, отопления и передачи силы, имеет на своей стороне преимущество дешевизны оборудования и эксплуатации.

(Подготовка к печати: инженер Д.А. Боев, 06-2006)