Сейчас:
БИОЭНЕРГЕТИКА

ГАЗИФИКАЦИЯ ТВЁРДЫХ ТОПЛИВ.
Расцвет газогенераторной техники в 40-е … 50-е годы прошедшего века
В.В. Копытов, к.т.н.

Копытов В.В. Газификация конденсированных топлив: ретроспективный обзор, современное состояние дел и перспективы развития.

В истинной книжке представлен иллюстрированный исторический путь зарождения, становления, расцвета, временного забвения, современного уровня развития и перспектив технологий и оборудования газификации конденсированных топлив. Рассмотрены главные направления их внедрения.

Приобрести книжку можно в издательствах:

«Инфра-Инженерия» (электрическая версия — http://infra-e.ru/)

«Агрорус XXI» (картонная версия — www.agroxxi-shop.ru).

Приметную роль технологии и оборудование газификации твёрдых топлив сыграли и во время II мировой войны, достигнув к её окончанию собственного исторического расцвета.

В Германии во время войны все тыловые тс были переведены на генераторное горючее. Исключительно в период с 1940 по 1945 год в Германии было произведено приблизительно 500 тыщ транспортных газогенераторных установок.

Во Франции во время гитлеровской оккупации по стране бегали, а именно, газогенераторные фургончики компании «Рено» (см. Рис. 1).

Рис. 1 Газогенераторный фургон конторы «Рено», Франция, 1940-е годы

В Дании в 1940 году имелось приблизительно 100 газогенераторных автомобилей. Но германская оккупация Дании в апреле 1940 г. оставила штатское население без нефтепродуктов. В течение 48 часов были раскуплены продовольственные припасы, надлежащие обыкновенной двухмесячной норме. Тем, кто не успел запастись продовольствием, грозила голодная погибель, потому что из-за отсутствия бензина не было способности транспортировать продовольствие из загородных зон.

В течение следующих 6-ти месяцев Дания повысила парк газогенераторных автомобилей до 6 000 штук. В итоге удалось избежать голода посреди населения — были восстановлены транспортные перевозки меж фермами и городками. Любопытно, что в Дании были разработаны газогенераторы, работающие на морских водных растениях, брикетах из опилок и разных видов торфа. Эти твердые виды горючего обслуживали тс датского сельского хозяйства и индустрии прямо до 1945 года.

Швеция к сентябрю 1939 г. имела примерно 1 500 газогенераторных грузовых автомобилей и один газогенераторный автобус. Но уже в 1-ый год войны только компания «Volvo» сделала для нужд государственной обороны 7 000 «газгенов». А к марту 1942 г. авто парк Швеции насчитывал более 67 тыщ газогенераторных тс (35 тыщ легковых автомобилей, 28 500 грузовиков, 3 400 автобусов и 400 тракторов).

Не считая того, к лету 1942 года были переведены на жесткое горючее ещё 15 тыщ тракторов и 800 дрезин различного типа. К 1 му мая 1943 года эта скандинавская страна прирастила собственный транспортный парк до 73 650 газогенераторных автомобилей, что составило 91% от всех тс сих пор и примерно 33% от общего довоенного парка автомобилей.

Швейцария, имевшая в 1938 году 500 газогенераторных автомобилей, к 1943 г. довела их количество до 15 тыщ штук. В Италии правительственным декретом все 68 500 автомобилей в 1942 году были переведены на жесткое горючее.

В Норвегии и Голландии к 1943 году на газогенераторное горючее были переведены все рыболовецкие и часть буксирных судов. После войны несколько голландско-немецких буксирных газоходов типа «447» были переданы в качестве трофеев Столичное речное пароходство и использовались для буксировки и толкания барж в канале им. Москвы (см. Рис. 2). В качестве твёрдого горючего (ТТ) при всем этом употреблялся швелькокс (твёрдый продукт коксования бурого угля).

Рис. 2 Газогенераторный газоход-буксир типа «447» 1942 года выпуска, Голландия-Германия

В Австралии к 1942 году около 1 500 автотранспортных средств и 700 тракторов были переведены на жесткое горючее. К 1943 году парк газогенераторных автомобилей Австралии вырос уже до 40 тыщ штук.

Новенькая Зеландия, не имевшая до II мировой войны газогенераторных автомобилей, к 1943 году оснастила ими 1 773 транспортных средства (507 грузовиков, 700 тракторов, 10 автобусов и 556 легковых автомобилей).

В Бразилии к 1942 году было сделано 22 тыщи единиц газогенераторной техники, из которых 11 тыщ грузовых, 10 тыщ тракторов и 1 тыща автобусов.

Сначала 1940-х годов появились газогенераторные авто в Индии, Китае и других азиатских странах.

В США в 1943 году было только 6 экспериментальных образцов газогенераторных автомобилей, но при всем этом только для экспорта в Китай в Мичигане было сделано тыща транспортных газогенераторов.

В СССР газогенераторные авто и трактора во время войны также не были редкостью. А именно, половина транспортных автомобилей блокадного Ленинграда, Ленинградского фронта и Краснознаменного Балтийского флота была вооружена газогенераторными установками.

Но ещё более газогенераторная техника всераспространена была в тылу, где они стали главным видом механизированного транспорта, в особенности в сельском хозяйстве и на лесозаготовках. В 1941 г. было уже более 100 тыщ российских автомобилей, снаряженных транспортными газогенераторами 12-ти разных типов.

Стал интенсивно развиваться и аква газогенераторный транспорт. Так, в 1941 г. на Столичной судоверфи был спущен на воду служебно-буксирный газоход типа «МСВ 30» (см. Рис. 3).

Рис. 3 Газогенераторный газоход-буксир «МСВ-30» 1941 года выпуска, СССР

Судно предназначалось для перевозки спецперсонала и выполнения буксировочных операций. В качестве сило-вого агрегата употреблялся движок ЧТЗ С 60, переоборудованный для работы на генераторном газе (ГГ), вырабатываемом газогенератором «МСВ-84» конструкции В.С. Наумова. Начальным топливом служили древесные (сосновые) чурки.

Необыкновенную актуальность задачи искусственных моторных топлив после начала войны может иллюстрировать распоряжение заместителя председателя СНК СССР А.И. Микояна № 8581 от 31 августа 1941 г., обязывавшее все наркоматы, ведомства и совнаркомы союзных республик
«… отремонтировать в течение месяца все неисправные газогенераторные авто, имеющиеся в их автохозяйствах, и организовать бесперебойную их работу; … обеспечить газогенераторные авто запасными частями и авто шинами сначала …».

В октябре 1942 г. было издано распоряжение за подписью другого заместителя председателя СНК СССР В.М. Молотова, обязывающее провести
«… перепись всех промышленных стационарных газогенераторов как действующих, так и бездействующих (независимо от состояния и степени годности), находящихся на промышленных предприятиях, стройках, складах и базах снабов и сбытов …».

Через месяц, в ноябре 1942 г. Совнарком выделил технику и запчасти «… для переоборудования автомобилей с водянистого на жесткое горючее …». В это время появились газосиловые установки, в каких перерабатывались древесная порода, уголь и даже трава.

В Москве с 1942 г. (экспериментальные рейсы начались ещё в 1939 г.) по 1945 г. на полосы сразу выходили до 50-ти газогенераторных модификаций автобусов ЗИС 16 (к огорчению, отыскать фото этого российского автобуса не удалось, германский аналог показан на Рис. 4).

Рис. 4 Газогенераторный германский автобус производства 1940-х годов

На неких образчиках ЗИС 16 газогенераторная установка располагалась на прицепной телеге, а в неких – прямо в пассажирском салоне. Кондуктор таких автобусов по совместительству работал ещё и кочегаром (либо по-французски — «шофёром»). Зато зимой пассажирам было не холодно …

К концу войны в СССР эксплуатировалось до 200 тыс. газогенераторных автомобилей, тракторов, передвижных электрических станций, катеров, мотовозов и других твёрдотопливных установок.

В мире к озари 1945 г. (по другим данным – к началу 1946 г.) количество автотранспортных средств, снаряженных газогенераторными установками,
превысило 1 млн. штук (рекордный максимум за всю историю), что составило практически 75% всего мирового авто парка тех пор.

Велик был в то время и удельный вес искусственных топлив, произведённых с внедрением технологий газификации.

Начиная ещё с 30-х годов XX века поначалу в Германии и США, а потом и в других промышленно продвинутых странах мира, получили обширное распространение технологии газификации твёрдых топлив с целью следующего синтеза из компонент генераторного газа (монооксида углерода и водорода) разных хим соединений, в т.ч. искусственных водянистых топлив.

Считается, что первым синтетическое жидкое горючее (бензин) из естественного твёрдого горючего (каменного угля) в 1911 г. получил германский химик Ф. Бергиус. Но более известен способ, описанный в 1926 г. германскими же химиками Францем Фишером и Гансом Тропшом в собственной работе «О прямом синтезе нефтяных углеводородов при обычном давлении».

Синтез углеводородов в данном случае идёт по реакциям: nCO + 2nH2 = CnH2n + nH2O (в присутствии никелевых и кобальтовых катализаторов) или
2nCO + nH2 = CnH2n + nCO2 (в присутствии катализаторов на базе железа). По мере надобности, производят предстоящее гидрирование синтезированных углеводородов (CnH2n + H2 = CnH2n+2).

В связи с активным внедрением в хим индустрии генераторный газ получил даже новые имена – «синтез-газ» (либо «сингаз») и «продукт-газ».

Из 1 т условного ТТ можно получить, к примеру, 0,71 т аммиака либо
0,67 т метанола либо 1,14 т спиртов и альдегидов либо 0,26 т водянистых углеводородов.

К 1941 г. только Германия синтезировала до 4-х млн. тонн синтетических моторных топлив, масел и смазок в год. В гитлеровской Германии синтетический авиационный бензин, получаемый из генераторного газа по способу Фишера-Тропша, фактически вполне покрывал потребности Luftwaffe в течение всей войны. А начиная с озари 1944 г., когда Красноватая Армия заняла нефтяные верфи Плоешты (Румыния) – единственного природного источника моторного горючего фашисткой Германии, ещё более полугода функцию моторных топлив в германской армии и экономике в целом делали генераторный газ и искусственные водянистые горючего, произведённые из этого газа.

К 1945 г. в мире (приемущественно, в Германии, США, Китае и Стране восходящего солнца) насчитывалось 15 заводов, созданных для синтеза водянистых углеводородов по способу Фишера-Тропша.

До войны в Москве работал Всесоюзный научно-исследовательский институт газов и искусственного водянистого горючего, где и после эвакуации осенью 1941 г. в г. Кемерово длилось работы по гидрированию и газификации угля, производству синтетического газа, пиролизу смол и томных нефтепродуктов, синтезу церезина и т.д.

Сначала 1942 г. спецы АН СССР предложили выстроить ряд достаточно больших заводов по изготовлению искусственного горючего из угля, сланцев, сапропелитов, разных газов. В Госплане подсчитали, что если б эти предложения были приняты, то издержки составили бы более 1,1 миллиардов. рублей, в то время как на всю нефтяную индустрия в 1942 г. намечалось выделить приблизительно 1 миллиардов. рублей.

Все же, в 1942 г. уже работало маленькое предприятие по производству водянистого горючего на базе сланцев из Кашпира (в 12 км от г. Сызрань). В этом же году был построен также маленькой Усольский завод (Иркутская область), перерабатывавший сапропелиты и дававший 5 т моторного горючего в день.

В июле 1943 г. в Госплане СССР был организован сектор искусственного горючего и газа (в составе отдела топливной индустрии). В том же году при Совнаркоме было сотворено особое Главное управление — Главгазтоппром, на которое и возлагалась организация проектных и научно-исследовательских работ в области сотворения синтетических моторных топлив, масел и смазок.

Еще до окончания войны, 9 марта 1945 г., Муниципальный комитет обороны принял постановление о вывозе оборудования и аппаратуры с германского завода гидрирования угля в г. Блехгаммер и с предприятия синтез-бензина в г. Одерталь. Из г. Пелитц также выслан в СССР завод по выпуску искусственного водянистого горючего, построенный в 1938-1940 гг. Он был рассчитан на создание 350-400 тыс. тонн бензина в год методом гидрирования силезского угля. На базе данного трофейного оборудования в г. Салавате (Башкирия) было сотворено новое химпредприятие, получившее заглавие Комбинат № 18.

Оборудование еще 1-го германского завода гидрирования — Магдебургского — было перевезено в г. Щекино Тульской области. Там после войны выстроили предприятие, которое производило искусственный газ из местного угля.

На базе оборудования, поступившего из германского г. Оверталь, выстроили завод № 17 в Новочеркасске.

В 1947 г. зампредом Совмина СССР Л.Б. Берией был подписан приказ о разработке Комбината № 16 в Иркутской области, который должен быть стать самым большим российским предприятием по выпуску искусственного водянистого горючего. Участок для строительства комбината был выделен меж городками Иркутск и Усолье-Сибирское, неподалеку от места, где река Китой впадает в Ангару. В последствие там вырос г. Ангарск. Основное оборудование для этого химкомбината поступило также из Германии, из г. Блехгаммер. Ангарский химкомбинат № 16 вступил в строй в 1949 г. Но его скоро пришлось отчасти перепрофилировать на переработку нефти, хотя все 1950-е годы он создавал горюче-смазочные материалы и из угля. Сейчас ОАО «Ангарская нефтехимическая компания» — одно из больших компаний в Рф.

Рис. 5 Ангарская нефтехимическая компания

После войны велось строительство и других компаний, продукция которых была призвана поменять обычное жидкое горючее, получаемое из нефти. В их число входили 5 сланцеперерабатывающих заводов ценой около 1 миллиардов. рублей, в том числе в городках Кохтла-Ярве и в

Ахтмэ Эстонской ССР, также в г. Сланцы Ленинградской области.

На Южном Сахалине работали два завода по производству искусственных водянистых топлив, построенных японцами в 1935 г. и 1942 г.

В 1947 г. журнальчик «Плановое хозяйство» призывал: «… Нужно очень форсировать работу по массовому переводу автотракторного парка с бензина, керосина и лигроина на местные виды горючего (на дрова, угли и торф) сначала в районах Урала, Евро Севера, Сибири и Казахстана …».

27 декабря 1948 г. председатель Госплана СССР академик Н.А. Вознесенский в приказе № 1767 предписывает:
«… Обязать Совет технико-экономической экспертизы разглядеть вопрос о технической способности перевода дизелей и других стационарных движков внутреннего сгорания на газовое горючее и вопросы выбора для этой цели газогенераторов и топливной аппаратуры …».

Для Ленинграда сланцевый газ оставался реальной кандидатурой природному прямо до конца 1950-х годов, когда в Северную столицу по магистральному газопроводу Серпухов – Ленинград стал поступать природный газ Поволжья.

В послевоенное время предстоящее своё развитие транспортное направление газификации твёрдых топлив получило, сначала, во Франции, ФРГ, ГДР (см. Рис. 6 и Рис. 7) и Швеции (см. Рис. 8 и Рис. 9). Эти страны не имели собственных припасов нефти и после II мировой войны испытывали острую нехватку водянистого горючего, зато имели долголетний удачный опыт в разработке тс с газогенераторными движками в качестве силовых агрегатов.

Рис. 6 Газогенераторный трактор производства ГДР (1949 г.)
Рис. 7 Газогенераторный германский байк

Рис. 8 Газогенераторный шведский экскаватор

Рис. 9 Газогенераторный карьерный самосвал компании «Scania», Швеция

Да и Русский Альянс пока не спешил сворачивать свои программки сотворения новых образцов автотракторной газогенераторной техники.

Так, на базе автомобиля ЗИС 21 (более успешной посреди довоенных российских газогенераторных грузовых машин) был сотворен модернизированный вариант Урал ЗИС 21А (см. Рис. 10), который изготавливался Уральским авто заводом в 1946…1952 годах.

Рис. 10 Газогенераторный грузовой автомобиль Урал ЗИС 21А

На замену ему пришёл последний серийно выпускаемый газогенераторный грузовик Урал ЗИС 352, выпускаемый до конца 50 годов XX века. Газогенератор этого автомобиля схематично показан на Рис. 11.

Рис. 11 Схема газогенератора грузового автомобиля Урал ЗИС 352

В первой половине 50 х годов были также разработаны, сделаны и испытаны бывалые эталоны последних в СССР «газгенов» – Урал ЗИС 354 и Урал ЗИС 356.

1-ый в мире трелёвочный трактор-тягач КТ 12, разработанный в 1949 г., тоже работал на генераторном газе (см. Рис. 12).

Рис. 12 Газогенераторный трелёвочный трактор-тягач КТ 12

В 1956 г. на лесозаготовках в нашей стране работало более 20 тыщ таких тягачей. И когда делали почётный символ для передовиков лесоповала, то в центре этого знака расположили изображение как раз этого трактора-трелёвочника (см. Рис. 13).

Рис. 13 Почётный символ работника леса

В 1953 г. Сталинградский и Минский тракторные фабрики приступили к производству последних (на сегодня) российских газогенераторных тракторов — ГБ 58 (см. Рис. 14) и трелёвочника КТ 352Т.

В конце 40-х годов появилась газогенераторная модификация мотовоза Муз 4 (см. Рис. 15), серийно выпускаемая Онежским тракторным заводом (с движками от газогенераторных грузовиков ЗИС 21 и Урал ЗИС 352).

Рис. 14 Газогенераторный трактор ГБ 58

Рис. 15 Газогенераторный мотовоз Музг-4

Сначала 1950 х годов по проекту института ВНИИЖТ Улан-Удэнским локомотиворемонтным заводом была сделана партия газогенераторных тепловозов марки ТЭ1Г, а на Харьковском заводе транспортного машиностроения был сконструирован, сделан и испытан опытнейший газогенераторный тепловоз ТЭ4 (см. Рис. 16).

Рис. 16 Газогенераторный магистральный трёхсекционный тепловоз ТЭ4

В отличие от собственного макета — двухсекционного тепловоза ТЭ2 — он был сконструирован трёхсекицонным (в средней секции была расположена газогенераторная установка).

Фото этого тепловоза была помещена на первой страничке в газете «ПРАВДА» за 11 января 1953 г., а в комменты к ней было написано: «Социалистическая индустрия оснащает наш транспорт высококлассной техникой. В директивах 19 съезда партии по пятому пятилетнему плану намечено
«приступить к производству новых массивных паровозов, электровозов и тепловозов, в том числе газогенераторных». На снимке — опытнейший магистральный газогенераторный тепловоз, выпущенный Харьковским заводом транспортного машиностроения.

Он оборудован газогенераторной установкой и движками мощностью в 2000 л.с. Движки работают на антраците с добавлением маленького количества водянистого горючего. На обыденных тепловозах применяется только жидкое горючее. Новый локомотив способен покрывать огромные расстояния без набора горючего и воды. Газогенераторный тепловоз прошел 1-ые испытания».

В конце 1950-х годов в Русском Союзе работало 350 газогенераторных станций, на которых было установлено около 2500 газогенераторов разных конструкций и производительности. На этих станциях раз в год производили до 35 миллиардов. нм3 генераторного газа, что тогда вполне удовлетворяло потребности российскей индустрии в газообразном горючем и технологических газах.

Всего в 40-х и 50-х годах прошедшего века в СССР сразу эксплуатировалось более 200 тыщ стационарных и передвижных машин с газогенераторными установками, что позволило стране сберечь миллионы тонн нефти.

В качестве иллюстрации разнообразности и степени проработки конструкций российских стационарных газогенераторов можно привести одну из страничек главы IX 11-го тома энциклопедического справочника «Машиностроение», изданного в Москве в 1948 г., где схематически показаны два типовых решения тех пор (см. Рис. 17). Газификаторам в этом справочнике выделено 60 страничек, на которых очень тщательно описано и проиллюстрировано около 80 ти разных конструктивных выполнений данных изделий и их главных составных частей.

Рис. 17 Одна из страничек энциклопедического справочника «Машиностроение», 1948 г.

К концу 50-х годов прошедшего века в мире были сделаны различные газогенераторные движки мощностью от 1 до 5 400 л.с. Эти движки использовались в энергетике, в качестве силовых агрегатов наземных (легковые и грузовые авто, трактора, тепловозы, мотовозы, дрезины, байки и др.) и аква (теплоходы, катера и другие самоходные плавсредства) тс, для привода сельскохозяйственных орудий и других агрегатов (мельниц, пилорам и т.п.), в коммунальных и в других целях.

Для полноты картины можно вспомнить о дирижабле с газогенераторным движком Ленуара.

Жалко только предстоящая экспансия оборудования газификации твёрдых топлив в воздушное место не развилась и роскошный летатель-ный аппарат, показанный на Рис. 18, является только экспериментальным самолётом с вертикальным взлётом американской конторы «Bell», совершившим собственный 1-ый полёт в январе 1954 г. (а так посмотришь – ну вылитый «газогенераторный самолёт»!).

Рис. 18 Южноамериканский самолёт Bell Model 65 ATV

Вывезя на собственных плечах наше Отечество и многие другие страны мира из периода военных бедствий и послевоенной разрухи, газогенераторная техника тихо и неприметно на время сошла с большой сцены (но не навечно).

Продолжение —
в последующем номере журнальчика

(Статьи размещены в журнальчике «Лесопромышленник»

и на веб-сайте: «Другая энергетика»)