Газификация древесины. Водяной (коксовый) газ Водный газ

ДЕГИДРАЦИЯ ГАЗА

Глава XV СОДЕРЖАНИЕ ВОДЫ В ПРИРОДНОМ ГАЗЕ ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И ДАВЛЕНИЯ

Газовое месторождение, не содержащее нефти, есть газовая шапка над водой. Газ такого месторождения насыщен парами воды. Ранее дана классификация газовых месторождений по размерам контакта газ-вода. На фиг. 62 изображена схема месторождения, имеющего!0О% площади контакта газ-вода.

____________Поверхность земли

¦газ -У.-:;

¦’.Уров^н^.водь^ *. ’ : >’/

бода"

Фиг. 62. Разрез месторождения, имеющего 100% контакта газ-вода.

Если площадь контакта газ-вода составляет менее 100% газоносной площади, в течение длительного геологического времени вследствие диффузии газ всего месторождения насыщается парами воды.

Также считалось, что количество насыщенного водяного пара в единице объёма воздуха при постоянной температуре обратно пропорционально абсолютному давлению. Совместное влияние давления и температуры выражается цифрами таблиц, имеющихся в технических справочниках, в курсах физики и термодинамики, в книгах по паровым котлам и т. д.

Таблица 62 показывает содержание, воды в г в 1 м г воздуха, насыщенного парами воды, при разных температурах и разном давлении .

Таблица 62

Из таблицы видно, что при температуре 0° С при абсолютном давлении в 1 метрическую атмосферу насыщенный воздух содержит 4,9 г воды, при давлении в 10 ата - 0,49, при давлении в 50 ата -

0,098 и т. д. Получается точная обратная пропорциональность.

Но все таблицы, аналогичные табл. 62, оказались неверными. В них верны лишь цифры, относящиеся к малым давлениям.

В нефтяных и газовых месторождениях воздуха нет, но в них есть природные газы, состоящие, главным образом, из метана и содержащие, кроме метана, различные другие углеводороды, а также некоторое количество азота и углекислоты.

Газы известняковых пластов обычно содержат небольшое количество сероводорода. Кроме того, в нефтеносных и газоносных пластах всегда есть вода, и выходящие из скважин газы содержат тот или иной процент воды в виде пара. Из очень многих скважин выходят углеводородные газы, насыщенные водой. Изучение содержания воды в газах нефтяных и газовых месторождений оказалось необходимым для правильной эксплоатации месторождений.

При транспорте и хранении дрбытого природного газа, при получении из него бензина, при различной другой переработке газа, при очистке газа от H 2 S и С0 2 , при эксплоатации газопроводов и т. д. детальное и точное изучение содержания воды в газе также оказалось необходимым.

Иногда вода, содержащаяся в газе, приносила большие затруднения при добыче газа и при перекачке его по газопроводам. При снижении давления газ охлаждался и выделял воду в жидком состоянии, которая иногда превращалась в лед и закупоривала газопроводы, счетчики газа, регуляторы давления и разные другие приборы. В присутствии воды в газопроводах возникали гидраты углеводородов, закупоривавшие газопроводы.

ИССЛЕДОВАНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ВОДЫ В ГАЗАХ

В 1927 г. Э. П. Бартлет напечатал статью г, в которой помещены результаты его опытов над поглощением воды водородом, азотом и смесью водорода и азота при высоких давлениях. Оказалось, что водород и азот при высоких давлениях поглощают воду в количествах на 200% больше, чем это указано в таблицах, принятых в технике и промышленности.

В 1939 г. Б. М. Лаулхир и Ч. Ф. Брайско в докладе, представленном в «Газовую ассоциацию Тихоокеанского побережья», изложили свои исследования по вопросу о содержании воды в природных газах Калифорнии. Оказалось, что при давлении 35 ата газ содержит на 30% больше воды, чем полагается по таблицам,

В 1941 г. Р. Вибе и В. Л. Гэдди исследовали поглощение воды углекислым газом (С0 2) при давлениях до 700 ати . При больших давлениях содержание воды сильно превосходило цифры таблиц.

Детальное изучение вопроса о содержании воды в природных газах предприняло Горное бюро США. Это изучение еще не закончено. Часть исследований опубликована .

Точные данные о содержании воды в природных газах потребовались для правильной постановки работ на гелиевом заводе Горного бюро США в г. Амарилло в северо-западном Тексасе. Этот город находится около крупного газового и нефтяного месторождения Пан-хандль, залегающего в слоях пермской системы. На гелиевый завод идет газ из купола Клифсайд, содержащий около 1,7% гелия. Большое содержание воды сильно мешало выделению гелия из газа.

Воду надо было удалять до переработки газа. Инженеры этого завода В. М. Дитон и Э. М. Фрост произвели в лаборатории гелиевого

завода исследования по вопросу о содержании воды в природных газах, в воздухе и в гелии.

Результаты этих исследований были представлены в виде доклада 3 на съезде «Американской газовой ассоциации» 5-8 мая 1941 г. в г. Даллас в Текс асе.

Исследования имели достаточную точность. При разной температуре и различном давлении было определено содержание воды в трех газах, насыщенных водой. Состав этих газов указан в табл. 63.

В этой таблице газ А есть природный газ главного газового поля месторождения Панхандль, газ В - газ из купола Клифсайд Пан-хандльского района и газ С - калифорнийский природный газ. исследованный Ляулхиром и Брайско.

ТОЧКА РОСЫ ПРИРОДНОГО ГАЗА

На фиг. 63 изображена диаграмма точек росы природного газа А для различных давлений. На оси ординат нанесены lgP 1? а на оси

абсцисс 4- , где Т - абсолютная температура.

После построения диаграммы на оси абсцисс против соответствующих делений были написаны цифры температуры в обычном обозначении.

Во время опытов, послуживших основанием для составления фиг. 63, для каждой кривой чертежа температура и давление воды (или водяного пара) удерживались постоянными. Вода не прибавлялась к газу и не отбиралась из него.

Мольная концентрация воды была постоянной для каждой отдельной кривой.

Таблица 63

Состав газов в °/о по объему

Рассмотрение получившихся диаграмм показало, что при малых давлениях кривые точек росы природного газа соответствуют цифрам, полученным из таблиц давления водяного пара.

При повышенных давлениях они начинают отклоняться от цифр" таблиц. При малых давлениях это есть прямые линии. С увеличением давления они загибаются кверху.

Отклонение от закона Бойля при больших давлениях еще более увеличивает расхождение фактических данных и общепринятых таблиц.

Фиг. 63. Кривые точек росы природного газа.

Цифры на кривых обозначают количество воды в г в 1 m s газа.

ФАКТИЧЕСКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ВОДЫ В ПРИРОДНОМ ГАЗЕ

Для промышленности природного газа более удобно пользование диаграммой, на которой непосредственно нанесены кривые содержания воды в газе при том или ином давлении и при той или иной температуре. Такая диаграмма изображена на фиг. 64. Она была построена следующим образом.

На оси абсцисс деления соответствуют -у-, где Т-абсолютная

температура (по Кельвину). На оси ординат деления соответствуют lg w, где w - вес воды в определенном объёме газа. После построения диаграммы на оси абсцисс поставлены цифры температуры в обычном обозначении (по Цельсию).

Каждая кривая дана для определенного постоянного давления, и видно, как при данном давлении на максимальное возможное содержание воды влияет температура.

Зо$ь/ 0 при аде дсЗле/л/и /, fjj084amu и темг/еда/луре fSJS V

щ/бщ } wooo 80М

6001, 5000 . 4000

/6,0/8492

/2,$f*W6

9,6 НО952 6 M 924 6

6,40 7 3968

W5M5-

^ >, 60fS 492

^ /, 23/4 7S36-

11,96/10952 0,8009246 8.640 73963-

0.WS5476 A 52036984

3.i6Qte*92

0 /0 20 39 40 SO 60 70 80 90 W M °f

j h8 /2,2 6,67 f,/t 444 /0 f.5,56 2/J 25.7 38.2 37,543j‘C

А. Цифры на кривых обозначают абс. давление в метр. ата.

swum $6,/msг

80,69246

млзт

43,1)55476

з2,озбт

X

Чем выше температура, тем больше воды может содержаться в газе. Влияние давления видно из сопоставления нескольких кривых по вертикальной линии, т. е. при одной и той же температуре. Чем выше давление, тем меньше воды может содержаться в данном газе. При больших давлениях и низких температурах кривые начали загибаться кверху, но при малом масштабе чертежа это на диаграмме не видно.

* Л /2,8/4S32

14,0953 22/263 29,1573

AGfaewt дметр отв.

36,1883 шт

0333 &0642 < 4,0553 21./263 29./373 Ш 683 43 jt 9 s"

Лбе. бабле we 3 мел?л та

Ч 66,66903 §

& 57,665396

% 54,461763

Ц\33,6МШ II Д 93S93/ М 3&434S/i

¦5 Si шшя гизвш

^ 23.623 №

1 J 333 d №2

<4053

22, /263 29,/573 36,1883

? ота>

Фиг. 64 дана для природного газа А, который близок к бугуруслан-скому газу из газовых скважин. На фиг. 65 даны диаграммы содержания воды в трех природных газах, в воздухе и в гелии. При высоких давлениях содержание воды в газах отклоняется от обычных газовых

законов и от общепринятых таблиц в сторону увеличения. В отношении высоких давлений цифры общепринятых таблиц не годятся ни для воздуха, ни для природных газов.

Под давлением 43 ата воздух, насыщенный водой, при температуре 37,8° С содержит на 15% больше воды, чем указано в обычных таблицах, а при температуре 15,56° С - на 24% больше.

Природные углеводородные газы, насыщенные водой, содержат воды больше, чем воздух при тех же условиях, причем разные газы в состоянии насыщения содержат различное количество воды. Сухие углеводородные газы поглощают меньше воды, чем газы, богатые бензином.

Увеличение содержания азота в газе уменьшает способность газа поглощать воду. Природный газ А при 37,8° С в состоянии насыщения водой при 43 ата содержит на 25% больше, а при температуре 15,56° С на 35% больше воды, чем сказано в общепринятых таблицах.

Калифорнийский газ С дает в сторону увеличения еще более значительное расхождение с таблицами. Только гелий не дает больших расхождений.

В природе газ в газовых или нефтяных пластах обычно насыщен водой, так как в каждом газовом и в каждом нефтяном пласте есть вода и, находясь в контакте с водой, газ рано или поздно делается насыщенным водой. При выходе из пласта через скважину имеет место снижение давления, и газ из насыщенного водой может перейти в ненасыщенный. Понижение давления увеличивает способность газа держать в себе воду в парообразном состоянии.

Но понижение температуры, вызываемое расширением газа, обычно пересиливает это благоприятное действие снижения давления, и из газа может осесть жидкая вода, образуя при этом гидраты углеводородов.

Ненасыщенный водою газ перекачивается по газопроводу и в холодное время, например, зимой или весной. Понижение температуры газа может перевести газ из ненасыщенного состояния в насыщенное; из газа выделятся жидкая вода и гидраты углеводородов, которые могут закупорить газопровод, счетчики, регуляторы давления и пр.

Бугурусланский газ из газовой шапки близок к газу А вышеприведенных таблиц, и этими диаграммами можно руководствоваться при определении температуры и давления, сообщающих газу насыщенность водой, и при определении количеств воды, которые могут содержаться в газе при разных условиях.

ПОДСЧЕТ ЗАПАСОВ ГАЗА В МЕСТОРОЖДЕНИЯХ

В каждом месторождении при начале его разработки газ насыщен водой, находящейся в парообразном состоянии. Эта вода занимает часть объёма в порах пласта. При подсчете запасов газа по объёмному методу этот объём воды надо вычесть из объёма газа. В большинстве месторождений объём воды в газе составляет малую часть объёма газа* Но при большом давлении в глубоко залегающих месторождениях вода занимает существенную часть объёма. Для определения количества парообразной воды в газе следует руководствоваться вышеприведенными кривыми. Но есть газы, где содержание бензина значительно выше, чем в газах, для которых даны кривые. В них содержание воды будет еще выше. Его надо сосчитать, исходя из данных кривых и увеличив содержание воды пропорционально среднему молекулярному весу газа.

Таблицы и кривые доведены лишь до 43 ати . Для более значительных давлений эти кривые можно продолжить. Но когда они дойдут добавления максимальной конденсации»,которое имеет место в различных газах соответственно их среднему молекулярному весу, при 60-91 ати кривые содержания воды резко загнутся кверху и содержание воды возрастет. При давлениях в пласте выше «давления максимальной конденсации» вода, залегающая в пласте в жидком состоянии, будет переходить в пар и примешиваться к газу. На какой-то значительной глубине вся пластовая вода будет в парообразном состоянии находиться в смеси с газом. Газ газово-конденсатных месторождений выходит из скважин, неся громадное количество воды в виде пара. К такому типу месторождений относилось месторождение Кала до начала разработки. Неумеренное снижение давления при эксплоатации перевело большую часть этой воды изгазообразного состояния в жидкое и, кроме того, осадило в пласте конденсаты из газа. Но подсчитывать первоначальные запасы газа и вычитать из них воду мы должны для месторождений, еще не затронутых разработкой. Конденсаты должны включаться в запасы газа.

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».

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...

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.

Уйти от сжигания ископаемых углеводородов и получить дешевый альтернативный источник энергии – было и остается мечтой многих предприимчивых людей. Да и кто из домовладельцев не хотел бы получить подобный источник в свое распоряжение, чтобы с минимальными затратами обогревать свое жилище? Один из таких источников – так называемый газ Брауна, получаемый из обыкновенной воды. Но как его добыть и насколько он дешев – вопросы, ответы на которые можно найти в данном материале.

Немного теории

Необходимо отметить, что резонансное разложение воды в газ Брауна – отнюдь не миф, а реальный химический процесс, призванный выделять газообразное горючее из воды. Этот газ получил свое имя в честь изобретателя, который первым попытался вывести эту технологию за рамки экспериментов. Другое название, бытующее в интернете – гремучий газ (гипотетическая формула ННО).

Горючий газ Брауна – это не что иное, как смесь свободного водорода и кислорода, выделяемого из воды путем электролитической реакции.

Вода, чью химическую формулу (Н2О) знают даже дети, - это водород, который полностью окислен. По отдельности данные химические элементы весьма активны, водород хорошо горит и считается энергоносителем, а кислород поддерживает горение. Вот почему расщепить воду, чья цена – копейки, на столь полезные составляющие стало очень популярной идеей.

В результате трудами разных людей на свет появился генератор для получения газа – электролизер. Глубоко не вдаваясь в тонкости процесса, отметим, что вышеозначенный аппарат методом электролиза выделяет из воды газ Брауна, а точнее, смесь кислорода с водородом. Для этого через погруженные в емкость с водой электроды пропускается ток оптимальной частоты. Полученный газ скапливается под водяным затвором и при достижении определенного давления выходит по трубке наружу и может быть использован в разных целях.

Целесообразность получения газа Брауна

Генераторы газа Брауна, чей принцип работы описан выше, нашли свое практическое применение в 2 сферах:

• производство водородного топлива для автомобилей;
• газопламенные работы (сварка и пайка металлов).

Ездить с электролизером на борту автомобиль не может, поскольку ему требуется внешний источник электроэнергии. Штатной батареи хватает ненадолго, потому что на получение газа Брауна необходимо израсходовать больше энергии, чем отдает само топливо при сжигании. Поэтому компании, всерьез разрабатывающие тему водородного горючего на авто, внедрили схему заправки машин топливом, полученным из отдельного генератора.

Со сваркой и пайкой металлов дело обстоит лучше, водородные горелки используются на многих производствах Западной Европы. Так как температура горения газа Брауна (2235 °C) ниже, чем ацетилена (2620 °C), а продуктом сжигания является водяной пар, то многие мероприятия по экологической безопасности стали излишними. Промышленные генераторы газа, что при этом используются, весьма дороги, поскольку для повышения эффективности в них применяются катализаторы из редких элементов, в том числе платины.

Менеджеры одной из британских производственных компаний подсчитали, что общая стоимость выделения и использования газа Брауна равняется затратам на закупку и доставку ацетилена. Только сжигание водорода безопаснее и экологичнее. Другое дело, что на его получение расходуется электроэнергия, добытая путем сжигания тех же углеводородов.

На данный момент отопление газом Брауна крайне неэффективно, потому что энергии на производство горючего затрачивается больше, нежели получается при его сгорании. Существующие электролизеры пока что не в состоянии обеспечить высокий выход топлива при малых затратах. Чтобы в этом убедиться, стоит посмотреть видео:

На второй минуте отснятого материала четко видны показания приборов генератора при работающей водородной горелке. Напряжение – 250 В, сила тока – 14 А, соответственно, потребляемая мощность аппарата составляет 250 х 14 = 3500 Вт или 3.5 кВт. А теперь вопрос: сможет ли такой факел нагреть воду для обогрева комнаты площадью хотя бы 30 м2? Даже визуально заметно, что нет. А простой электрокотел мощностью 3.5 кВт легко обогреет помещение до 40 м2.

Вывод: Горючий газ Брауна в домашних условиях не может сравниться по отоплению с обычными электрическими нагревателями. Слишком много уходит энергии на его выделение из воды, а значит, использовать его для обогрева – нецелесообразно. Самостоятельным получением водорода можно заниматься как хобби либо в качестве эксперимента.

Как получить водород в домашних условиях?

На просторах интернета легко можно отыскать чертежи и схемы самых разнообразных самодельных установок, позволяющих выделять из воды газ Брауна. Если отфильтровать информационный мусор, относящийся к этой теме, то выяснится, что у себя дома вы сможете получить водород двумя путями. Первый – это приобрести готовый электролизер, таковые уже имеются в продаже. Одна беда – цена их слишком высока, а величина КПД неизвестна.

Покупая водородный генератор, надо понимать, что он не станет для вас панацеей в плане отопления. Цена оборудования и потребляемой электроэнергии получится выше, чем простой электрический нагрев воды, так что об окупаемости речи не идет.

Можно в качестве эксперимента сделать генератор газа Брауна своими руками, позволяющий выделить небольшое количество горючего. Использовать его для обогрева здания вряд ли получится, а вот на питание небольшой горелки для плавления металла вполне может хватить. Для начала надо изготовить электролизер, представляющий собой емкость с водой, куда погружены электроды. Чем больше площадь поверхности электродов, тем выше производительность установки. Подойдут стальные пластины произвольного размера, прикрепленные к основанию из диэлектрика. Рабочая схема аппарата показана на рисунке:

Электроды опускаются в герметично закрытую емкость с водой, куда для улучшения реакции добавлена обычная соль. Через крышку выводится трубка для газа, идущая во второй сосуд, являющийся водяным затвором, он наполняется водой на 2/3.

Вторая трубка, выходящая из этой емкости, подключается к горелке. Напряжение на электроды лучше подавать с помощью автотрансформатора, контролируя его величину мультиметром. Как собрать мини-генератор газа Брауна своими руками, показано на видео:

Внимание! Если вам удалось добиться сколько-нибудь значительной производительности установки, горелку к трубке следует подключать через обратный клапан, чтобы избежать обратного удара и взрыва.

Заключение

На данный момент не существует недорогого и одновременно высокоэффективного оборудования для получения газа Брауна из воды. Пока первенство в отоплении остается за углеводородами, но технологии продолжают совершенствоваться и не исключено, что скоро водородные генераторы станут достойно конкурировать с традиционными источниками тепловой энергии.

Что такое "Водяной газ"? Как правильно пишется данное слово. Понятие и трактовка.

Водяной газ (Watergas, Wassergas) - горючая газовая смесь, получаемая при разложении водяного пара раскаленным углем и имеющая следующий, в предельной степени чистоты, состав: по объему 50 процентов водорода и 50 процентов окиси углерода или по весу 6 процентов водорода и 94 процента окиси углерода. Обыкновенно же водяной газ не имеет этого состава; он содержит, кроме названных составных частей, некоторую примесь угольной кислоты, азота и болотного газа. Мы увидим ниже, что состав водяного газа изменяется как по способу добывания, так по горючему материалу, употребляемому для добывания газа. Факт получения горючего газа через разложение водяного пара раскаленным углем открыт был итальянским ученым, профессором Фелицием Фонтана, жившим в 1730-1805 г. Несмотря на давность этого открытия, В. газ только в последние 15-20 лет, и то преимущественно в Америке, получил большое распространение как для освещения, так и для технических целей. Прежде чем описать различные способы и аппараты, употребляемые для добывания В. газа, рассмотрим сперва его физические и химические свойства, благодаря которым он справедливо оспаривает свое преимущество перед другого рода газообразными топливами, как-то: каменноугольным и генераторным газами. Водяной пар при прохождении через раскаленные угли разлагается, при чем образуется водород, окись углерода и угольная кислота. Количество последней зависит от температуры, при которой происходит разложение. При 500° происходит полное разложение на водород и углекислоту, а при 1000-1200° на водород и окись углерода, так что процесс образования В. газа следует себе представить таким образом, что первоначально происходит образование водорода и угольной кислоты, которая затем при достаточно высокой температуре в прикосновении с углем переходит вполне в окись углерода [СО2 + С = 2CO, а вначале: С + 2Н2О = 2Н2 + СО2, следовательно в сумме: С + Н2О = H2 + СО]. Хотя в газовой смеси, составляющей В. газ, находится небольшое количество угольной кислоты и азота, но отличительные качества В. газа обусловливаются двумя главными составными частями его: водородом и окисью углерода. Поэтому при определении нагревательной способности В. газа и количества развиваемых единиц тепла (калорий) нужно иметь в виду количества тепла, развиваемого при сгорании водорода в воду и окиси углерода в угольную кислоту. Единственная затрата теплоты, которая происходит при образовании В. газа, - это на превращение воды в парообразное состояние, на что, по Науману, затрачивается около 8%, так что 92% тепловой способности употребленного для добывания водяного газа углерода содержится в В. газе. На основании этого считают, что при В. газе наивыгоднейшим способом утилизируется тепловая способность углерода. Это мнение оспаривает преимущественно Лунге, который говорит, что В. газ нужно сравнивать не со сгоранием угля в печи, а с генераторным газом, который перед его употреблением не охлажден, как принимает Науманн, до температуры окружающего воздуха, а который непосредственно из генератора поступает в то место, где он должен быть сожжен. При таких условиях генераторный газ, по мнению Лунге, представляет более выгодную утилизацию тепловой способности углерода, чем В. газ [Термохимические данные, относящиеся до В. газа, и сравнение его с другими видами газообразного и твердого топлива, будут приведены в статьях: Горючие материалы, Топливо, Термохимия и Калориметрия. - ?.]. Сравнение В. газа с другими по температурам горения показывает, что более высокую температуру горения дает В. газ. Температура горения будет: для светильного газа - 2700°; для генераторного газа - 9350°; для водяного газа - 2859°; для водорода - 2669°; для окиси углерода - 3041°. Лунге справедливо замечает, что при этом делается предположение, которое на практике не имеет места, что генераторный газ и воздух, в котором он сгорает, имеют обыкновенную температуру, между тем как на практике температура генераторного газа и воздуха обыкновенно бывает 800-1100°. Тем не менее, тепловой эффект, который производит В. газ, гораздо значительнее, чем даже нагретого до такой высокой температуры генераторного газа [тем более, что в регенеративных топках воздух, потребный для гореня газообразных видов топлива, нагревается на счет тепла, теряющегося из топки, водяной же газ дает выходящим продуктам горения высшую температуру. - ?.]. Пламя В. газа незначительно, но в нем плавится платиновая проволока, накаливается сильно магнезиальное тело, испуская яркий белый свет, чего нельзя достичь ни светильным каменноугольным газом, сжигая его в бунзеновской горелке, ни генераторным газом. Пламя В. газа сравнительно с пламенем светильного газа имеет незначительную поверхность, которая почти в 6 раз меньше поверхности пламени светильного газа при равных объемах вытекающих газов. Вследствие меньшей поверхности пламени В. газа оно охлаждается через лучеиспускание весьма незначительно. Эти свойства В. газа и делают его выгодным и удобным источником теплоты, которым техника, как увидим ниже, в последнее время воспользовалась в больших размерах. Но, с другой стороны, благодаря своему химическому составу, т. е. большому содержанию окиси углерода, В. газ встречает много затруднений для более широкого распространения и применения; хотя техника и выработала уже известные правила предосторожности при употреблении В. газа на фабриках и в мастерских, тем не менее все-таки опасения отравиться В. газом еще очень велики. Известно, что окись углерода - газ ядовитый, производящий порчу крови и припадки угара.