28. Februar 2014

removing fluid components / Flüssige Bestandteile trennen.

A major problem with the wood gasification is the resulting condensation. Condensation drops in each wood gasifier! In some installations, this condensation is directed back to the gasifier. If it only were pure water, there would be no problems, but also acetic acid and formic acid are obtained in the cool of the gas. These must be separated to avoid damaging the engine. Acetic acid is condensed at temperatures below 118°C, formic acid at a temperature below 100.8°C, water at 99.98°C. Thus, the gas has to cool below 100°C before it is passed into an engine. But how does one get these aqueous mist from the gas? There are again several possible approaches. The gas must be further cooled down to increase the deposition Percentage. If you manage to get the gas to below freezing one has no more problems with the aqueous mist. But for that you would need in most cases perform again power to cool the gas as far.
Important in the liquid deposition of by-products is also the vacuum. At too high a negative pressure, the deposition may be deteriorated. Then any small drops are not deposited, but entrained by the gas stream. So you have to design the whole system so that the negative pressure in the system is not too high. In my tests, it has been shown that from a negative pressure of 80 mbar, the separation exposes partially complete. however, enough liquid constituents are deposited at a vacuum of 70mBar.

In this case, however, a question remains. Why should you cool the gas at 80°C? Luk and I have discussed a few times. The energy content in a cold gas is higher than in warm gas. But how much higher? And to what extent does it make sense to cool down the gas? Luk now found a nice table of "Koen Van looken".
You can see clearly that above 80°C, each cooling of the gas by 10°, gives you about 3% more perfomance. How far you now want to cool down your gas is up to you :-)

Also the down-cooled gas should after cooling warm up again a bit immediately. This has the advantage that then nothing more condensed in the pipes. How much to warm the gas has to depend on how far it would be cool otherwise. If, after cooler, the gas has a temperature of, eg, 70 degrees has. But the gas which arrives at the motor through the pipes only 62 ° C. Then condense on this route something. Then you should warm up the gas by at least 9 ° C after the cooler. 



Ein großes Problem bei der Holzvergasung ist das entstehende Kondenswasser. Kondenswasser fällt in jedem Holzvergaser an! In manchen Anlagen wird aber dieses Kondenswasser wieder zurück in den Vergaser geleitet. Wenn es nur reines Wasser wäre gäbe es keine Probleme, Aber auch Essigsäure und Ameisensäure fallen beim abkühlen des Gases an. Diese müssen abgeschieden werden um den Motor nicht zu beschädigen. Essigsäure wird bei Temperaturen unter 118°C auskondensiert, Ameisensäure bei Temperaturen unter 100,8°C, Wasser bei 99,98°C. Also muss man das Gas unter 100°C kühlen bevor man es in einen Motor leitet. Wie bekommt man aber nun diesen wässrigen Nebel aus dem Gas ? Auch dafür gibt es verschiedene Ansatzmöglichkeiten. Das Gas muss noch weiter runtergekühlt werden um den Abscheideprozess Prozentual zu erhöhen. Wenn man es schafft das Gas unter den Gefrierpunkt zu bekommen hat man keine Probleme mehr mit dem wässrigen Nebel. Aber dafür müssten man in den meisten Fällen wieder Energie zuführen, um das Gas soweit zu kühlen.  
Wichtig bei der flüssigen Abscheidung der Nebenprodukte ist auch der Unterdruck. Bei zu hohem Unterdruck kann die Abscheidung verschlechtert werden. Dann werden eventuelle kleine Tropfen nicht abgeschieden, sondern vom Gasstrom mitgerissen. Also muss man das ganze System so auslegen, dass der Unterdruck im System nicht zu hoch wird. In meinem Versuchen hat sich gezeigt das ab einem Unterdruck von 80mBar die Abtrennung teilweise komplett aussetzt. bei einem Unterdruck von 70mBar hingegen genug flüssige Bestandteile abgeschieden werden. 

Dabei bleibt allerdings noch eine Frage übrig. Warum sollte man das Gas unter 80°C abkühlen ? Darüber haben Luk und Ich einige Male diskutiert. Der Energiegehalt in kalten Gas ist höher als in warmen Gas. Aber wieviel höher ?  Und in wieweit macht es Sinn das gas zu kühlen ? Dazu hat Luk nun eine schöne Tabelle von "Koen Van Looken" gefunden.

Man sieht deutlich, dass ab 80°C jede Abkühlung des Gases um 10°, einen Leistungsgewinn von ca 3% gibt. Wieweit man nun sein Gas herunterkühlen möchte ist jedem selbst überlassen :-)

Auch sollte das runtergekühlte Gas nach der Kühlung sofort wieder ein bisschen aufwärmen. Das hat den Vorteil das danach in den Leitungen nix mehr auskondensiert. Um wieviel man das Gas aufwärmen muss hängt davon ab wie weit es sich sonst abkühlen würde. Wenn nach dem Kühler das Gas eine Temperatur von z.B. 70 Grad hat. Aber das Gas was am Motor ankommt durch die Rohrleitungen nur noch 62°C. Dann wird auf dieser Strecke etwas auskondensieren. Dann sollte man nach dem Kühler das Gas um mindestens 9°C aufwärmen.  

Auch Wikipedia weiß was über Holzgas Kondensat ;-)

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