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 ;-)

The DriZzleR with a waterjacket

It seems that by the Flaming pyrolyses, unlike nozle based systems, the pre-heating of the incoming air is not much beneficial, or better said the radiating heat from the flames does not alter much by isolation of the firetube. This made me do a little experiment to make  a DriZzleR with a waterjacket. The benifits are treefold. First one  canrecover some of the excess heat, second one can use less temperature resistant gascets for sealing the lid, and third one can lower at the place where the gas is produced theoverall gas  temperature.
In my case the drop of gastemperature was substantial. From 580 celcius down to 295 degrees celcius


Appart from this there is another important benefit. Those who are curently running a cheap chinese honda clone generator, do not have to shop for an expensive and much too big for your needs, watercooled engine. No fuss with heat-exhangers and condensors. Just add a waterstorage tank and a small waterpump and make your mountain cabin (inclusive jaccuzi) complete selfsuporting.

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The DriZzleR with water jacket produced non stop warm water of 45 degrees celcius at a speed of 5 litres per minute. The with pellets. With chips the temperature does not reach more than 32 degrees celcius. The gas quality as observed only by the flare, did not seemed to difer from a Dry of a Wet DriZzleR. Unfortunatly I had no temperature probes at hand to measure real values.

Sure to be repeated


Gestern ne test gemacht mit "Der DriZzleR" mit wassermantel. Auf erste sicht hat das kühlende wasser beim DriZzleR wenig effekt auf die Gasqualitat. Natürlich nur an die flamme der fackel gesehen, weil leider hatte ich keine temperatur proben gemacht, mit ein nassen und ein trockenem "DriZzleR"

Vorteile sind dreifach. Erst kann man die überschuss hitze rekuperieren direkt dort wo Sie gemacht wird. Zweitens kann man auf hoch temperatur dichtungen verzichten und der einfachigen schnappring von ein industriellen drum zu luftdicht machen verwenden. und drittens kühlt schon das produzierte gas eine ganze menge runter direkt in vergaser. Von 650 nach 295 Celsius. Vorteile gibts, nun nochmal den test wieder machen mit temperatur fühlern.

Auser diesen vorteile gibt auch nog einen wichtigen. Fur denen die jetz shon ein kleinen luftgekuhlte billigen chinesischen honda clone generator betrieben, mussen jetz nicht mehr auf die suche nach einen teueren oder viel zu grosen wassergekuhlten motor. Auch keine sorgen mit heiztauchern und concensoren. nur ein bufferfass und eine kleine umwaslpumpe, und der datcha, inclusive Jaccuzzi, ist volle selbstversorgend mit deines kleinen blokheisskraftwerk.

Der DriZzleR mit wassermantel, hat dauernd 5 liter wassser produziert (300 liter in die stunde) von 45 grad celcius. Anfangtemperatur des wassers 7 grad. inhalt wassermantel 60 liter.
Wahrscheinlich ist die rentabilität noch zu verbessern wenn ich die tonne bis oben fülle (oben heisse teil) aber ich hatte einen luft expansionsraum vorgesehen wegen ausdehnung des warmen wassers.

Luk

feeding the DriZzleR automatically and load balanced / Automatische und Lastabhängige Brennstoff Zuführung

Today I have built the "Pyrotouch".

The "Pyrotouch" touches lightly the surface of the flaming pyrolysis at a pressure of about 100g. The light touch is important for the function of the DriZzleR. If the pressure is too strong, too much is promoted and the Flaming Pyrolysis "Drowns". Therefore, here again less is more. Somehow, as with almost all parts of the DriZzleR :-).
 
This Light pressure checks whether the level of flaming pyrolysis has dropped, feeding only as much after as is needed. Thus, it remains always in the same place. Even when the load changes, it regulates steadily more or less fuel. Also different or mixed fuel can now be automatically Gassed.

As soon as "pressed" on the switch, one second operates the auger. When the switch is pressed a second time the game starts all over again.

The rotation of the motor is about one second.

All happens so often, until the shaft through the fuel supplied can not move down far enough to actuate the switch.

Then the level of the flaming pyrolysis is reached.

Now now also an automatic cleaning of the grate is possible. By the rotation of the grate, the fuel decreases. The "Pyrotouch" automatically adjusts back to the correct level. 

Now it is possible to feed the DriZzleR Gasifier also load depending and automatically.

Heute habe ich den "Pyrotouch" gebaut.


Der "Pyrotouch" berührt nur leicht die Oberfläche der Flammenden Pyrolyse mit einem Druck von ca 100g. Das leichte berühren ist wichtig für die Funktion des DriZzleRs. Wenn der Druck zu stark ist, wird zuviel gefördert und die Flammende Pyrolyse "Ertrinkt". Daher ist auch hier mal wieder weniger ist mehr. Irgendwie wie bei fast allen Teilen am DriZzler :-).

Dieser Leichte Druck prüft ob das Level der Flammenden Pyrolyse abgefallen ist und füttert nur soviel nach wie auch benötigt wird. Damit bleibt sie immer an der gleichen Stelle. Auch bei Lastveränderungen regelt sie stetig mehr oder weniger Brennstoff. Auch unterschiedlicher oder gemischter Brennstoff können nun automatisch Vergast werden.

Sobald auf den Schalter "gedrückt" wird, wird eine Sekunde die Förderschnecke betätigt. Wenn der Schalter ein zweites Mal gedrückt wird beginnt das Spiel wieder von vorne.

Der Umlauf des Motor beträgt etwas über eine Sekunde.

Das ganze passiert so oft, bis sich die Welle durch den zugeführten Brennstoff nicht mehr weit genug nach unten bewegen kann um den Schalter zu betätigen.

Dann ist das Level der flammende Pyrolyse erreicht.

Jetzt ist nun auch ein automatischen Abreinigen des Rostes möglich. Durch das drehen des Rostes, sinkt der Brennstoff ab. Der "Pyrotouch" regelt automatisch wieder auf das richtige Level.

Nun ist es möglich den DriZzleR Vergaser auch Automatisch und Lastabhängig zu befüllen.

Brass overheated / Messing überhitzt

Also brass is not suitable for the wood gasification in high temperatures use. As this valve shows. At temperatures of 400 ° C to brass begins to soften. Therefore, you shall also brass inserting only up to 250 ° C. Also says the manufacturer, but try make wise.

Auch Messing ist nicht für die Holzvergasung geeignet im Hochtemperaturbereich. Wie dieser Schieber zeigt. Schon bei Temperaturen von 400°C fängt Messing an weich zu werden. Deshalb sollt man Messing auch nur bis 250°C einsetzten. Sagt auch der Hersteller, aber versuch mach klug. 

High Temperatures / Hohe Temperaturen

At today's test run, I've tried what happens if you have less than 5cm charcoal over the reduction. It is get´s very hot ;-) even so hot that melts a cast iron grate. The whole happening only if you pull with extreme suction. Or the dimensions do not match. However, the test also shows that the DriZzleR acting like a charcoal gasifier. Otherwise such high temperatures would not be possible. A charcoal gasifiers that produces it own charcoal. So let's rather be higher than the reduction becoming a bit more charcoal. Once you increased from 5cm to 10cm there are no problems, the gas then cools down in the run.

Beim heutigen Testlauf habe ich mal versucht was passiert wenn man unter 5cm Holzkohle auf der Reduktion liegen hat. Es wird sehr warm ;-) sogar so warm das ein Gusseisen Rost schmilzt. Das ganze passiert aber auch nur wenn man mit extremer Saugkraft zieht. Oder die Dimensionen nicht passen. Der Test zeigt aber auch, das der DriZzleR wie ein Holzkohlevergaser arbeitet. Ansonsten wären so hohe Temperaturen nicht möglich. Ein Holzkohlevergaser der seine eigene Holzkohle produziert. Also lassen wir lieber immer ein bisschen mehr Holzkohle über der Reduktion liegen. Sobald man von 5cm auf 10cm erhöht gibt es keine Probleme, das Gas kühlt sich dann im Durchlauf ab. 

Fireing up the DriZzleR

Before ignition was charcoal inserted. And also the Side-Channel-Blower switched on at half speed of the engine about 15qm3.
after ignition the blower turned up to engine gas among about 30qm3.
beautiful blue flame after a very short time.

 

Vor der Entzündung wurde Holzkohle eingefüllt. Danach wurde das Seitenkanalgebläse eingeschaltet mit halber Gasmenge die der Motor benötigen würde ca 15qm3.
Nach der Zündung wurde die Gasmenge auf ca 30qm3 erhöht.  

Wunderschöne blaue Flamme nach einer sehr kurzen Zeit.

different generators / Unterschiedliche Generatoren

Generators are available in various technologies. They differ in their Current Type: electric DC generators and AC generators.

 DC generator play a subordinate role in cogeneration plants.

The alternator is divided into synchronous and asynchronous generator.

The synchronous generator

The synchronous generator is more expensive than the asynchronous in its design. However, it provides a more constant frequency and voltage. However, the prerequisite for this is a very precise and fast control. The generator can not be maintained despite a fast scheme is capable of voltage and frequency when the load changes consistently constant. The control of the synchronous generator consists of keeping the speed of the generator constant at the same revolution eg 1500 rpm. This is either electronically to an actuating motor to the throttle lever or a not so accurate mechanical centrifugal regulator. A 4-pole synchronous generator must be driven with 1500 1/min (read: rotations per minute). If this speed is followed exactly, a voltage of exactly 50 Hz is generated. As I said, this is not always to be expected. The desired output voltage of 230 volts is obtained with a second control stage. The voltage generated is not dependent on the speed, but the flow of the current through the armature. The armature is the moving part of the generator. The current flowing through the lines of the armature needs to be transmitted via slip rings. The current flows, a magnetic field is generated. The greater the current, the greater the magnetic field. The greater the magnetic field the greater the output voltage. The scheme measures the output voltage and controls according to the the armature current. 

 The asynchronous

The asynchronous generator is substantially simpler. He has no slip rings and therefore also no current flowing through the armature. The armature is shorted and is actually a cage with very few turns. Therefore it is also called squirrel cage or cage rotor.
If it is operated parallel to the mains he draws its excitation current from the grid. In the stand-alone system it needs to obtain its excitation current from the other side. With capacitors which the energy required is cached, manages the feat. Due to the simple structure, the asynchronous generator supplies the output voltage of 230 V with a frequency of 50 Hz only at full load. 

However, this should not be expected in a stand-alone system. Therefore, there is as in the synchronous generator certain load-dependent variations of voltage and frequency. You have to decide which parameter you want to keep constant, so to speak. Since the frequency is not so much affected, the voltage is kept constant by a regulation. Unlike the synchronous generator, the output voltage is a function of speed. If the speed is changed, the voltage also changes. With a corresponding actuator which is mounted on the throttle lever of the engine, the rotational speed and thereby the voltage is changed. If in such a control process, the load is less, so the speed must be regulated back, so that the voltage remains constant. Only the frequency changes slightly. Now becomes clear why compensated in this type of generator in the island system only after a parameter. It regulates the output voltage to 230 volts and takes out a certain frequency deviation. Furthermore, it must be mentioned that the asynchronous generator operates economically. Because when engaged with a small load, the control, and reduces the rotational speed, it follows that the rotational speed-dependent consumption of the engine decreases. For the excitation capacitors must be provided. But this he is not as maintenance intensive and much cheaper to buy in terms of the synchronous generator. The follow-up costs for the scheme are not so high. The list of benefits is magnified when one considers what is required in parallel operation. Here, the asynchronous generator has a lot to offer: The grid synchronization, which is necessary when the generator is switched on is not very critical. In the synchronous generator, a further control must be installed. It is necessary to adjust the two frequencies (which the network and the generator) so that they fit in the Boost moment with each other. The asynchronous generator is simply switched in parallel operation. It synchronizes itself.

I start my CHP with the asynchronous and then I switch on the ignition. The motor switches to generator mode. It eliminates the cost of the starter and starter battery. It must be mentioned that this advantage in island mode is omitted, since no power for starting is available. Anyone who wants to be so equipped CHP for an emergency, needs starter and starter battery. But this is also true for the synchronous generator to.
If the public power grid maintenance is performed, a cogeneration plant which is operated with an asynchronous generator, after switching off the network also produce no electricity and therefore no feeding. This eliminates additional shut-off and safety devices.

summary

In summary, the asynchronous generator for the mini CHP is predestined. Even with the capacitor package it is much cheaper than the synchronous generator. He is a mass product. Therefore, it is available in large quantities with different designs. He has virtually no maintenance.
Only the frequency stability of the synchronous generator is an advantage but on closer inspection becomes less important, as in the stand-alone system is not a constant load can be expected. 

This description can be found for the most part on www.dagego.de. Better to have it simply can not describe. Here is the link to the page. http://www.dagego.de/info_asynsyn.html 

  

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Generatoren gibt es in verschiedenen Technologien. Sie unterscheiden sich in ihrer Stromart: Gleichstromgeneratoren und Wechselstromgeneratoren.

Gleichstromgenerator spielen in Blockheizkraftwerken eine untergeordnete Rolle.
Der Wechselstromgenerator wird unterschieden in Synchron- und Asynchrongenerator.

Der Synchrongenerator

Der Synchrongenerator ist in seiner Bauart aufwendiger als der Asynchrongenerator. Er liefert jedoch eine konstantere Frequenz und Spannung. Die Voraussetzung dafür ist jedoch eine sehr präzise und schnelle Regelung. Der Generator ist trotz einer schnellen Regelung nicht in der Lage die Spannung und die Frequenz bei Lastwechseln konstant zu halten. Die Regelung des Synchrongenerator besteht aus halten der Drehzahl des Generators konstant auf der gleichen Umdrehung z.B. 1500 Umdrehungen. Das geht entweder elektronisch mit einem Stellmotor am Gashebel oder mit einem nicht ganz so genauen mechanischen Fliehkraftregler. Ein 4 poliger Synchrongenerator muss mit 1500 1/min (sprich: Umdrehungen pro Minute) angetrieben werden. Wenn diese Drehzahl exakt eingehalten wird, wird eine Spannung mit genau 50 Hz erzeugt. Wie gesagt, das ist leider nicht immer zu erwarten. Die gewünschte Ausgangsspannung von 230 Volt wird mit einer zweiten Regelstufe erreicht. Die erzeugte Spannung ist nicht von der Drehzahl abhängig, sondern von dem Strom der durch den Anker fließt. Der Anker ist das sich bewegende Teil im Generator. Der Strom, der durch die Leitungen des Ankers fließt, muss über Schleifringe übertragen werden. Fließt der Strom, wird ein Magnetfeld erzeugt. Je größer der Strom, desto größer das Magnetfeld. Je größer das Magnetfeld desto größer die Ausgangsspannung. Die Regelung misst die Ausgangsspannung und regelt entsprechend den Ankerstrom. Das darf aber in einer Inselanlage nicht erwartet werden. Daher gibt es wie beim Synchrongenerator gewisse lastabhängige Schwankungen von Spannung und Frequenz. Man muss sich sozusagen entscheiden welchen Parameter man konstant halten will. Da die Frequenz nicht so sehr beeinflusst ist, wird mit einer Regelung die Spannung konstant gehalten. Anders als beim Synchrongenerator ist die Ausgangsspannung drehzahlabhängig. Wird die Drehzahl geändert, ändert sich auch die Spannung. Mit einem entsprechenden Stellmotor, der am Gashebel des Motors montiert ist, wird die Drehzahl und dadurch auch die Spannung geändert. Wird bei einem solchen Regelvorgang die Last kleiner, muss also die Drehzahl zurück geregelt werden, damit die Spannung konstant bleibt.

Der Asynchrongenerator

Der Asynchrongenerator ist wesentlich einfacher aufgebaut. Er hat keine Schleifringe und deswegen auch keinen stromdurchflossenen Anker. Der Anker ist kurzgeschlossenen und ist eigentlich ein Käfig mit sehr wenigen Windungen. Daher heißt er auch Kurzschlussläufer oder Käfigläufer.
Wenn er netzparallel betrieben wird, bezieht er seinen Erregerstrom aus dem Netz. In der Inselanlage muss er seinen Erregerstrom von anderer Seite beziehen. Mit Kondensatoren in denen die dafür nötige Energie zwischengespeichert wird, gelingt das Kunststück. Durch die einfache Bauart bedingt, liefert der Asynchrongenerator die Ausgangsspannung von 230 V mit der Frequenz von 50 Hz nur bei Volllast. Lediglich die Frequenz ändert sich geringfügig. Jetzt wird klar warum bei diesem Generatortyp in der Inselanlage nur nach einem Parameter ausgeregelt wird. Man regelt die Ausgangsspannung auf 230 Volt und nimmt eine gewisse Frequenzabweichung hin.
Desweiteren muss erwähnt werden, dass der Asynchrongenerator ökonomischer arbeitet. Denn wenn bei einer kleinen Last, die Regelung eingreift und die Drehzahl reduziert, folgt, dass der drehzahlabhängige Verbrauch des Motors zurückgeht. Für die Erregung müssen Kondensatoren bereit gestellt werden. Dafür ist er jedoch in Bezug auf den Synchrongenerator nicht so wartungsintensiv und wesentlich günstiger in der Anschaffung. Auch die Folgekosten für die Regelung sind nicht so hoch. Die Liste der Vorteile wird vergrößert, wenn man betrachtet, was im Netzparallelbetrieb gefordert ist. Hier hat der Asynchrongenerator einiges zu bieten: Die Netzsynchronisation, die erforderlich ist, wenn der Generator zugeschaltet wird ist nicht ganz unkritisch. Bei dem Synchrongenerator muss eine weitere Regelung installiert werden. Sie ist nötig, um die beiden Frequenzen, (die des Netzes und die des Generators) so anzupassen, dass sie im Zuschalt Augenblick zueinander passen. Der Asynchrongenerator, wird im Netzparallelbetrieb einfach zugeschaltet. Er synchronisiert sich selbst. 

Ich starte mein Blockheizkraftwerk mit dem Asynchrongenerator und dann schalte ich die Zündung ein. Der Motor  geht dann in den Generatorbetrieb über. Es entfallen also die Kosten für Anlasser und Starterbatterie. Es muss aber erwähnt werden, dass dieser Vorteil im Inselbetrieb entfällt, da ja kein Netzstrom zum Starten vorhanden ist. Wer also sein BHKW für den Notfall gerüstet haben will, braucht Anlasser und Starterbatterie. Aber das trifft auch für den Synchrongenerator zu.
Werden am öffentlichen Stromnetz Wartungsarbeiten durchgeführt, kann ein BHKW das mit einem Asynchrongenerator betrieben wird, nach dem Abschalten des Netzes auch keinen Strom mehr erzeugen und damit auch nicht Einspeisen. Damit entfallen zusätzliche Abschalt- und Sicherheitseinrichtungen.

Zusammenfassung

Zusammengefasst ist der Asynchrongenerator für das Mini BHKW prädestiniert. Sogar mit dem Kondensatorpaket ist er wesentlich günstiger als der Synchrongenerator. Er ist ein Massenprodukt. Daher gibt es ihn in großen Stückzahlen mit unterschiedlichen Bauformen. Er muss so gut wie gar nicht gewartet werden.
Lediglich die Frequenzkonstanz des Synchrongenerators ist ein Vorteil der aber bei genauer Betrachtung an Bedeutung verliert, da in der Inselanlage keine konstante Last erwartet werden darf.

Diese Beschreibung ist zum größten Teil auf www.dagego.de zu finden. Besser hätte man es einfach nicht beschreiben können. Hier der Link zur Seite. http://www.dagego.de/info_asynsyn.html