ウッドガス

木質ガスは、炉、ストーブ、車両に使用できる燃料ガスです。生産プロセスでは、バイオマスまたは関連する炭素含有材料が木質ガス発生器の酸素制限環境内でガス化され、可燃性混合物が生成されます。一部のガス化装置では、このプロセスの前に熱分解が行われ、バイオマスまたは石炭が最初に炭化物に変換され、多環芳香族炭化水素を豊富に含むメタンとタールが発生します。

ほぼ純粋なH ₂ / COの混合物である合成ガスとは対照的に、木材ガスにはさまざまな有機化合物（「留出物」）も含まれており、他の用途で使用するには洗浄が必要です。バイオマスの種類に応じて、ガスが冷却されるにつれて凝縮するさまざまな汚染物質が生成されます。生産ガスを車やボートの動力として使用したり^[1]遠隔地に配送したりする場合、凝縮してキャブレターやガスラインを詰まらせる可能性のある物質を除去するためにガスを洗浄する必要があります。無煙炭とコークスは汚染物質の量が最も少なく、より小型で軽量なスクラバーを使用できるため、自動車での使用に適しています。

歴史

最初の木材ガス化装置は、 1839年にグスタフ・ビショフによって作られたようです。木材ガスで動く最初の車両は、1901年にTHパーカーによって作られました。^[2] 1900年頃、多くの都市が燃料ガス（通常は石炭から集中的に生産）を住宅に配達しました。天然ガスが使用されるようになったのは1930年代になってからでした。

第二次世界大戦中、化石燃料の配給制の結果として、木材ガス車が使用された。ドイツだけでも、戦争末期には約 50 万台の「ガス発生装置」車が使用されていた。トラック、バス、トラクター、オートバイ、船、列車には木材ガス化装置が装備されていた。木材ガスがまだ人気を博していなかった 1942 年には、スウェーデンには約 73,000 台の木材ガス車があり、^[3] フランスには 65,000 台、デンマークには 10,000 台、スイスにはほぼ 8,000 台の木材ガス車があった。1944 年には、フィンランドには 43,000 台の「ウッドモービル」があり、そのうち 30,000 台はバスとトラック、7,000 台の自家用車、4,000 台のトラクター、600 隻のボートがあった。^[4]

木材ガス化装置は、中国とロシアでは現在でも自動車用や産業用発電機として製造されています。北朝鮮では、木材ガス化装置を改造したトラックが、特に東海岸の道路の農村部で使用されています^{[5] 。}

生産

木材ガス化装置は、木材チップ、おがくず、木炭、石炭、ゴムなどの材料を燃料として、火室で不完全燃焼させて木材ガス、固形灰、すすを生成する。すすは定期的にガス化装置から除去する必要がある。木材ガスはその後、タールやすす/灰の粒子を濾過し、冷却してエンジンまたは燃料電池に送ることができる。^{[6]これらのエンジンのほとんどは、木材ガスの厳格な純度要件を備えているため、タールや粒子を除去または変換、}つまり「クラック」するために、ガスは多くの場合、広範囲にわたるガス洗浄を通過させる必要がある。タールの除去は、多くの場合、水スクラバーを使用して行われる。木材ガスを改造していないガソリン燃焼内燃機関で稼働させると、未燃焼化合物が問題のあるほど蓄積する可能性がある。

さまざまな「ガス化装置」から得られるガスの品質は、大きく異なります。第二次世界大戦のガス化装置のように同じ反応ゾーンで熱分解とガス化が行われるのではなく、段階的にガス化が行われるガス化装置は、基本的にタールを含まないガス (1 mg/m ³未満) を生産するように設計できますが、単一反応器の流動床ガス化装置では、タールが 50,000 mg/m³ を超える場合があります。流動床反応器には、はるかにコンパクトで、単位体積あたりの容量と価格が高いという利点があります。ガスの用途によっては、タールはガスの発熱量を増やすことで有益になることもあります。

「生産ガス」とは、米国で燃焼エンジンで使用するために生産される木材ガスを意味する用語ですが、その燃焼熱は他の燃料に比べてかなり低いです。Taylor (1985) ^[7] は、生産ガスの燃焼熱は5.7 MJ/kg で、天然ガスの 55.9 MJ/kg、ガソリンの 44.1 MJ/kg よりも低いと報告しています。木材の燃焼熱は通常 15～18 MJ/kg です。おそらく、これらの値はサンプルごとに多少異なる可能性があります。同じ情報源では、体積による化学組成が次のように報告されていますが、これもおそらく変動します。

ガスの組成は、ガス化プロセス、ガス化媒体（空気、酸素、蒸気）、燃料水分に大きく依存します。蒸気ガス化プロセスでは通常、水素含有量が高く、下降気流固定床ガス化炉では窒素濃度が高くタール負荷が低く、上昇気流固定床ガス化炉ではタール負荷が高くなります。^[6]^[8]

黒色火薬用の木炭を製造する際に、揮発性の木材ガスが放出されます。その結果、黒色火薬の燃料として使用するのに適した、表面積が非常に大きい炭素が生成されます。

参照

参考文献

^ ファーマー、ウェストン (1979)。『From My Old Boatshop』。インターナショナルマリンパブリッシング。p. 176-198。
^ 「Thomas Hugh Parker」. localhistory.scit.wlv.ac.uk . 系図. 2013年5月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2008年2月5日閲覧。
^ Ekerholm, Helena (2012)。「スウェーデンにおける自動車燃料としての木材ガスの文化的意味、1930-1945年」。Möllers, Nina、Zachmann, Karin (編)。過去と現在のエネルギー社会：エネルギーは政治、技術、文化をどのように結びつけるか。ビーレフェルト、ドイツ：Transcript Verlag。
^ 「薪ガス自動車：燃料タンクに薪」ローテクマガジン2010年1月18日2023年10月8日閲覧。
^ ウォーガン、デイビッド（2013年1月2日）。「北朝鮮が軍用トラックに木材を燃料として供給する方法」サイエンティフィック・アメリカン（scientificamerican.com）（ブログ）。2016年6月22日閲覧。
^ ab Nagel, Florian (2008). ガス化と固体酸化物燃料電池の組み合わせによる木材からの電力供給（博士論文）チューリッヒ、スイス：スイス連邦工科大学。 2023年10月8日閲覧。
^ ab Taylor, Charles Fayette (1985).内燃機関の理論と実践. 第1巻. マサチューセッツ州ケンブリッジ: The MIT Press. pp. 46–47. ISBN 978-0-262-70027-6。
^ バイオマスダウンドラフトガス化エンジンシステムハンドブック(PDF)。太陽技術情報プログラム (レポート)。太陽エネルギー研究所。米国エネルギー省。1988 年。セクション 5.2、段落 2、30 ページ。

外部リンク

エンジン燃料としての木材ガス（報告書）。国連食糧農業機関。1986 年。

[1] ファーマー、ウェストン (1979)。『From My Old Boatshop』。インターナショナルマリンパブリッシング。p. 176-198。

[2] 「Thomas Hugh Parker」. localhistory.scit.wlv.ac.uk . 系図. 2013年5月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2008年2月5日閲覧。

[3] Ekerholm, Helena (2012)。「スウェーデンにおける自動車燃料としての木材ガスの文化的意味、1930-1945年」。Möllers, Nina、Zachmann, Karin (編)。過去と現在のエネルギー社会：エネルギーは政治、技術、文化をどのように結びつけるか。ビーレフェルト、ドイツ：Transcript Verlag。

[4] 「薪ガス自動車：燃料タンクに薪」ローテクマガジン2010年1月18日2023年10月8日閲覧。

[5] ウォーガン、デイビッド（2013年1月2日）。「北朝鮮が軍用トラックに木材を燃料として供給する方法」サイエンティフィック・アメリカン（scientificamerican.com）（ブログ）。2016年6月22日閲覧。

[Nagel-2008-6] Nagel, Florian (2008). ガス化と固体酸化物燃料電池の組み合わせによる木材からの電力供給（博士論文）チューリッヒ、スイス：スイス連邦工科大学。 2023年10月8日閲覧。

[Taylor-1985-7] Taylor, Charles Fayette (1985).内燃機関の理論と実践. 第1巻. マサチューセッツ州ケンブリッジ: The MIT Press. pp. 46–47. ISBN 978-0-262-70027-6。

[8] バイオマスダウンドラフトガス化エンジンシステムハンドブック(PDF)。太陽技術情報プログラム (レポート)。太陽エネルギー研究所。米国エネルギー省。1988 年。セクション 5.2、段落 2、30 ページ。