– это специальное приспособление по преобразованию топлива в горючий газ. Данное устройство представляет собой пиролизные печи на органичных отходах, в которых при высокой t и нехватке кислорода, из твердого топлива вырабатывается газ, используемый для ДВС вместо бензина.
Возможно использование генератора, как исходника топлива, для тех же двигателей. Казалось бы, что это безупречное, дешевое и к тому же, экологичное топливо. Но спрос на него достаточно низкий, поэтому производство данных генераторов практически прекратилось.
Помимо дров, они могут работать и на любом виде угля. Реже применяются генераторы, в которых может использоваться мазут и прочие виды жидкого топлива.
Его применение обеспечивает полное перегорание топлива, отходов деревоперерабатывающей отрасли и различной сельхоз продукции (шелуха семечек, опилки и пр). Это позволяет значительно уменьшить выкидыш в атмосферную среду.
Генератор превращает топливо в газ, благодаря чему, применение становится более удобным, будь то ДВС, отопительный котел или газовая турбина.
Описание
Различают три вида процессов, по переработке газа: прямой, обращённый и горизонтальный:
- Прямой – это достаточно простой метод, который сопровождается очень большим количеством смол и влаги. Но их можно ликвидировать, применяя очищенные материалы в виде топлива, кокса или древесного угля.
- Обращенный – имеет наименьшее содержание смол. Газ проходит через высокотемпературный участок, вследствие чего он почти целиком разлагается. Данный метод преобразования топлива является более сложным, в сравнении с прямым способом.
- Горизонтальный – содержит небольшое количество смол. Но газ разлагается не полностью.
Газогенераторы отличаются между собой системой отбора золы и способом загрузки топлива внутрь.
Принцип работы
Суть работы устройства по переработки топлива заключается в добывании газа из твердого ресурса. Главный ход – доставление атмосферного воздуха в камеру сгорания. Объема воздуха не всегда хватает для полной переработки горючего. Обязательное условие в этом процессе – это температура, порядка 1100 – 1400 °С. Окончательный продукт (газ) охлаждается и напрямую выходит к потребителю или ДВС
Преимущества и недостатки
Преимущества:
- горючее, которое заправляется в газогенераторы, не нуждается в предварительной обработке;
- автомобили на газогенераторном топливе не требуют применения химических аккумуляторных батарей;
- отходы работы данного генератора – зола, которую можно использовать в качестве природного удобрения;
- правильно собранный газогенератор, установленный в авто, в разы меньше засоряет атмосферу, чем обычный бензиновый автомобиль.
Недостатки:
- Данная установка занимает очень много места и весит несколько сотен кг.
- Доставляет большие неудобства при перевозке.
- Даже при отличной работе на газу, от генератора не получится добиться скорости/ ускорения, как на бензине. Происходит это потому, что в составе древесного газа есть азот и углеродные соединения, которые не поддерживают реакцию горения.
- Лучше ставить газогенераторы в машины с мощными двигателями, т.к. только на таких машинах не будет заметен недостаток мощности при использовании.
Разновидности
- газогенератор для ДВС, вместо бензина;
- генератор для ацетилена (применение на сварочных газовых работах);
- газовые электростанции (выработка электричества на природном газу).
Устройство и схемы
Растопка газогенераторного котла происходит по тому же принципу, что и растопка обыкновенной – укладывается топливо, затем разжигается. Заслонку нужно закрывать до половины, чтоб кислород не проникал внутрь и не ускорял реакции, проходящие внутри.
Само строение очень доступное и простое. Котел содержит 2 камеры – первая для сжигания топлива, вторая для сжигания впоследствии сформированного газа. При повышении температуры, горячий воздух начинает циркулировать, захватывая холодный, и поднимается вверх. Благодаря такой системе, можно быстро нагреть помещение и оно долго будет оставаться теплым.
Как сделать газогенератор своими руками
Как уже было сказано, газ можно заменить продуктами сгорания дров, торфа, опилок, угля или даже определенного вида мусора. Естественно, для преобразования этих материалов в газ, нужен газогенератор. Давайте рассмотрим вариант, как можно его сделать самому.
Начнем с конструкции. Газогенератор состоит из корпуса, в устройство которого входят такие элементы:
- бункеры;
- камеры сгорания;
- горловина камер сгорания;
- воздухораспределительная коробка;
- зона калибровки (проходит процесс соединения средней части камеры сгорания с коробкой воздухораспределения);
- колосниковая решетка, которая предназначена для поддержки углей;
- люки для загрузки ресурса (два для загрузки топлива и один для удаления золы);
- трубка для отвода горючего газа;
- охладитель;
- очищающий от примесей фильтр.
В процессе переработки топлива, газогенератор подвергается влиянию высокой температуры, потому к каждой его детали предъявляются очень жесткие, требования.
Корпус обычно варится из листового металла, прикрепляя снизу ножки. Конфигурация может быть цилиндрическая или прямоугольная.
Материалы и инструменты
Для монтажа бункера генератора применяется сталь, лучше всего малоуглеродистая. Само устройство крепится внутри корпуса болтами, а его крышку желательно уплотнить. Это можно сделать либо с помощью асбеста (но он вреден для здоровья) или иного жароустойчивого материала.
Внизу бункера устанавливается камера сгорания, которая должна состоять из жароустойчивой стали. Далее, крепится горловина. Корпус нужно отделить от горловины плотным жаростойким изолятором. Также вместо камеры сгорания можно, использовать газовый баллон.
Чтобы избежать возгорания остатков газа при срезании его верхней части, газовый баллон нужно заполнить обычной водой и после этого уже начинать работать. Воздухораспределительную коробку ставят снаружи корпуса. Для полноценной работы генератора, следует установить обратный клапан, предотвращающий выход газа сквозь отверстие. При такой конструкции, можно применять в качестве топлива даже влажную древесину.
Покупка готового газогенератора, лучшие модели, цены
Если нет возможности сделать газогенератор своими руками, то можно купить готовый, вот несколько производителей, делающих качественные продукты:
- Котлы компании HERLT.
- Котлы на биомассе MetalERG.
- Котлы LOPPER на биомассе.
- Котлы отопления длительного горения на биомассе VERNER.
- Водогрейные котлы на биомассе RAU-2.
- Bioten.
- MODERATOR.
- HONDA.
Цена будет зависеть от конкретной модели, качества и ее комплектации. В среднем, ценовая разница от 100 000р. и выше.
Критерии выбора газогенератора
Генераторы с охлаждением воздухом может работать 6-20 часов, что является рекомендованным временем самим изготовителем. Конечно, поначалу, он сможет работать и больше, но не нужно с этим перебарщивать, иначе вскоре он может дать сбой.
Если давать генератору остывать, то можно запускать его уже через несколько часов. Поэтому, при выборе генератора, не нужно путать их с электростанциями, которые имеют жидкостное охлаждение и могут работать постоянно.
При неожиданном полном отключении электроэнергии, газовый генератор должен послужить резервным источником питания. Поэтому нужно рассчитать его мощность, в зависимости от того, какие приборы должны быть подключены к нему и после этого искать подходящую модель именно по таким параметрам.
Также при выборе газогенератора, следует обращать внимание на то, какой газ будет там использован, какое давление, где хотите поставить, нужна ли система автозапуска.
Газогенераторы на авто
Топливом для генераторов на авто служит древесина, уголь, брикеты мусора, торф и прочие материалы (как природные, так и созданные искусственно). Здесь вся суть работы заложена в неполном расцеплении углерода. При таком процессе, выделяется энергия и газ, который обладает малой теплотой сгорания, в отличие от твердого топлива.
В процесс расцепления, получается экзотермическая реакция с образованием водорода и углекислого газа. Благодаря этому, снижается температура полученного газа и значительно повышается его КПД.
В свою очередь, ДВС может быть установлен на автомобиле, в этом случае газогенератор дает возможность обойтись без обычного бензина, дизельного топлива или газа, решая транспортные проблемы. Обычно это востребовано в местностях, удаленных от заправочных станций, при условии свободного доступа к твердому топливу.
Самодельный газогенератор на дровах, можно использовать в доме и на автомобиле
Газогенератор для дома, подсоединенный к двигателю внутреннего сгорания, может эксплуатироваться в составе установки для выработки электрического тока, необходимого для хозяйственных нужд, для работы различного электрооборудования.
Если речь идет о получении горючего газа для отопления, то рациональнее изготовить твердотопливную пиролизную печь, где он сразу же дожигается в верхней камере сгорания, обеспечивая высокую теплоотдачу установки. Газогенератор отличается от печи (котла) тем, что горючий газ не сжигается, а отбирается для дальнейшего применения.
Принцип работы газогенератора
Для получения горючего газа можно использовать различные виды твердого топлива, включая дрова, отходы деревообработки, древесный уголь. Конструкция установки зависит от вида топлива, в данной статье рассматриваются агрегаты, работающие на дровах.
Чтобы топливо не горело, а тлело с выделением горючих газов, его сжигают в закрытой емкости при температуре от 400 градусов с ограниченной подачей кислорода (не более 1/3 от требуемого для полноценного горения).
Схема работы газогенератора В процессе тления дров при высоких температурах выделяются :
- Горючие газы
:
- оксид углерода (угарный газ);
- метан;
- водород;
- различные непредельные углеводороды.
- Балластные газы
:
- водяные пары;
- углекислый газ;
- азот;
- кислород.
Эту смесь газов важно охладить и очистить, для чего она пропускается через контур охлаждения и систему фильтров, благодаря которым удаляются взвешенные частицы, муравьиная и уксусная кислота, и т.д. Состав получаемой смеси газов практически не зависит от сорта древесины, поэтому можно с одинаковым успехом использовать любые дрова.
Обратите внимание! Эффективность газогенератора на дровах во многом зависит от уровня влажности древесины. При использовании сырого топлива КПД снижается на 10-25% и более, поэтому стандартная конструкция агрегата предусматривает верхний отсек для сушки дров. Кроме того, при тлении сырой древесины образуется деготь, от которого придется очищать систему.
Функционирование газогенератора Если рассмотреть, как функционирует газогенераторная установка, то можно выделить следующие этапы ее работы :
- топливо в специальном отсеке термически разлагается в условиях дефицита кислорода;
- благодаря сухому вихревому фильтру из полученной смеси газов удаляются летучие частицы;
- смесь газов охлаждается в воздушном теплообменнике (жидкостный вариант используется реже);
- проводится тонкая очистка газов (необходима система фильтров);
- горючий газ смешивается с воздухом, готовая газо-воздушная смесь подается в двигатель внутреннего сгорания.
Самодельный газогенератор можно установить на свой автомобиль или использовать в качестве источника топлива для системы основного или резервного электроснабжения дома.
Самодельный газогенератор Преимущества и недостатки газогенераторных установок
В список преимуществ агрегатов данного типа можно включить :
- достаточно высокий КПД (75-80%) при условии работы на сухом топливе;
- длительность процесса горения (нет необходимости постоянно подкладывать дрова в топку, на одной закладке установка способна работать около суток);
- топливо сгорает почти полностью, образуя минимум золы и шлаков, то есть, очищать газоход и зольник приходится относительно редко;
- выбросы в атмосферу минимальны, поэтому люди, ратующие за бережное отношение к экологии, призывают использовать дровяные газогенераторы взамен бензина или солярки.
К недостаткам относят :
- энергозависимость агрегата, если в конструкции предусмотрен электрический вентилятор;
- снижение мощности работы установки на 50% приводит к нестабильности горения, из-за чего начинает выделяться деготь, который загрязняет газоход;
- покупка готовой установки экономически не выгодна – если есть цель сэкономить, требуется монтировать газовый генератор, работающий на дровах, самостоятельно из подручных материалов.
Газогенераторы и отопление: основные мифы
О газогенераторных установках тиражируется немало мифов. В-основном, речь идет об их эффективности в составе автономной системы отопления. Рассмотрим популярные высказывания, которые можно встретить в Интернете.
Миф 1 . «КПД газогенератора значительно выше, чем КПД твердотопливного котла, и достигает 95%».
Начнем с того, что данные виды оборудования используются для различных целей :
- газогенераторная установка вырабатывает горючий газ, и ее КПД – это соотношение реально получаемого продукта из определенного объема топлива и теоретически возможного, умноженное на 100%;
- отопительный котел вырабатывает тепловую энергию, и его КПД - это соотношение реально получаемого тепла при сгорании определенного объема топлива и теоретически возможного, умноженное на 100%.
Таким образом, сопоставлять КПД газогенератора и отопительного котла в корне неверно. Кроме того, КПД самодельной газогенераторной установки редко превышает 80%, поэтому цифры в 90-95% можно считать мифом.
Сравнивать можно КПД пиролизного и обычного твердотопливного котла – в этом случае преимущество на стороне пиролизного, поскольку сжигание горючих газов во вторичной камере сгорания заметно повышает эффективность использования топлива.
Миф 2 . «Газогенераторная установка успешно работает на сырых дровах».
Функционировать агрегат способен даже при использовании сырых дров, но его производительность при этом резко падает, поскольку значительная часть тепловой энергии тратится на испарение влаги, содержащейся в дровах. Снижение температуры в камере сгорания приводит к замедлению пиролиза, и негативно сказывается на реальной мощности установки.
Миф 3 . «Газогенератор выгоднее использовать для отопления дома, нежели твердотопливный котел».
Конструкция газогенераторной установки сложнее, чем твердотопливного котла, в том числе пиролизного, кроме того, она занимает больше места, поскольку в ее состав входит контур охлаждения. Монтировать более сложный и дорогостоящий агрегат для того, чтобы сжигать полученный горючий газ, нет никакого смысла.
Пример самодельного газогенератора, установленного в багажнике автомобиля Таким образом, газогенератор своими руками изготавливают в двух случаях – для установки на автомобиль и при необходимости иметь под рукой источник энергоносителя (горючего газа), тепловую энергию которого можно преобразовать в электрический ток.
Устройство и изготовление газогенератора
Рассмотрим подробнее устройство газогенератора. Помимо корпуса, внутри которого располагается основная часть элементов, конструкция включает :
- бункер (камера для загрузки топлива);
- камеру сгорания (именно там происходит процесс тления древесины при высоких температурах и с минимальной подачей воздуха);
- горловину камеры сгорания (здесь происходит крекинг смол);
- воздухораспределительную коробку, оснащенную обратным клапаном;
- фурмы (калибровочные отверстия, за счет которых распределительная коробка сообщается со средней частью камеры сгорания);
- колосниковую решетку (служит опорой для тлеющего топлива);
- загрузочные люки, оборудованные герметичными крышками (люки в верхней части требуются для загрузки топлива, в нижней – для очистки агрегата от накопившейся золы);
- отводящий патрубок (по нему выходит горючий газ и попадает в приваренную трубу газопровода);
- воздушный охладитель (в виде змеевика);
- фильтры для очистки смеси газов от ненужных примесей.
Схема газогенератора может включать систему сушки топлива. Чтобы пиролиз шел эффективно, дрова должны быть сухими. Если часть газопровода будет проходить по кольцу вокруг камеры загрузки топлива (в промежутке между стенками этой камеры и корпуса), сырые дрова успеют подсохнуть до попадания в камеру сгорания. Это заметно увеличит КПД установки.
Корпус газогенератора из металлической бочки, сверху которой уголками и болтами крепится труба на уплотнитель, а изнутри на болтах крепится пропановый баллон Перед тем, как сделать газогенератор, необходимо найти информацию о подходящей модели устройства и подробные чертежи с указанием размеров всех элементов.
Особое внимание уделяется выбору материалов для каждого из элементов конструкции. Газогенератор может иметь прямоугольную или цилиндрическую форму – корпус обычно сваривают из листового металла или используют металлическую бочку. Днище и крышка должны быть выполнены из стального листа толщиной от 5 мм.
Бункер, который крепится болтами внутри корпуса, должен быть выполнен из низкоуглеродистой стали. Камера сгорания – из жаропрочной стали, можно использовать пустой баллон из-под сжиженного пропана.
Газовый баллон устанавливается внутрь бочки и крептся болтами к её верху Обратите внимание! Собираясь разрезать пустой газовый баллон, сначала наполните его доверху водой – это исключит риск взрыва паров газа при попадании искры.
Крышку бункера следует оборудовать надежным уплотнителем из жаропрочного материала (асбестовый шнур с графитовой смазкой). Между горловиной камеры сгорания и корпусом прокладывают огнеупорный изолятор (асбестовый шнур или аналогичный по свойствам материал). Металлическую решетку колосников удобнее сделать съемной, из арматурных прутьев, чтобы было удобнее очищать камеру сгорания.
На болты крептся труба сверху бочки Воздухораспределительная коробка с обратным клапаном на выходе устанавливается вне корпуса, перед ней можно смонтировать вентилятор, нагнетающий воздух, для повышения КПД агрегата при работе на свежесрубленных дровах.
Нагнетающий вентилятор, помогающий повысить КПД В качестве змеевика воздушного охлаждения некоторые умельцы приспосабливают стальной или биметаллический радиатор. Смеситель, проходя через который очищенный горючий газ смешивается с воздухом, оснащается вентилятором.
Выбирая материалы для стационарной установки, предназначенной для выработки электроэнергии для домашних нужд, упор делается на надежность и доступность. Если требуется изготовить газогенератор для автомобиля, предпочтение стоит отдать нержавеющей стали – это сделает агрегат более легким и компактным. Но использование нержавейки заметно удорожает конструкцию.
Вывод
Компактный газовый генератор на дровах пригоден для установки на грузовом или легковом автомобиле. Агрегат для локальной электростанции можно установить в подвале дома, в хозяйственной постройке или при необходимости устанавливать на улице либо под навесом (когда требуется обеспечить электроэнергией какое-либо стационарное электрооборудование).
Принципиальный вопрос – правильная работа газового генератора. Чтобы агрегат функционировал с высоким КПД, необходимо тщательно отрегулировать уровень подачи воздуха (с учетом влажности топлива), интенсивность отвода газов и т.д. Изготавливать газогенератор желательно по профессиональным чертежам, с соблюдением всех размеров и пропорций.
В поисках альтернативного источника энергии пришло понимание, что не обязательно добывать газ в шахтах, чтобы затем сжигать его в котлах и двигателях внутреннего сгорания, горючий газ можно добывать из отходов производства и древесины. Газогенератор или как его еще называют генератор газов путем сжигания местного топлива - дров, торфа, древесного угля, опилок и других отходов древесины, а также иногда других органических остатков способны выделять/генерировать горючие газы, такие как СО, СН4, Н2 и другие. Вариантов использования полученного газа несколько, но в любом случае в основу каждого устройства положен принцип газогенератора. О том, как работает газогенератор, из каких элементов он состоит, а также какие процессы проходят внутри него, мы расскажем в данной статье. Также рассмотрим варианты дальнейшего использования полученного газа и места, где можно устанавливать подобные агрегаты.
Итак, какие же существуют варианты использования газа, полученного в газогенераторе?
Первый - горючий газ направляется к газовой плите на кухне и используется для приготовления пищи. Второй - горючий газ сжигается сразу же в пиролизном котле отопления с газогенератором, соответственно, используется для отопления дома или теплиц. Кстати, подобные котлы могут называться газовым котлом на дровах, твердотопливным пиролизным котлом, газогенераторным котлом на дровах. Все они могут использоваться как для бытовых нужд, так и для отопления огромных производств и цехов или предприятий. Третий - горючий газ может направляться в двигатель внутреннего сгорания, который служит приводом насосной станции или генератора электроэнергии. Газовый генератор на дровах позволяет получать электроэнергию в тех регионах, где нет возможности провести линии электропередач, выполнить прокладку газопровода и затруднен подвоз газа в баллонах. Помимо автономности у газогенераторов есть и другие преимущества, которые мы раскроем ниже.
Преимущества и недостатки генераторов газа
В качестве примера рассмотрим преимущества и недостатки газогенераторных котлов отопления. Пиролизные котлы относятся к категории твердотопливных, но существенно отличаются от обычных печей на дровах или угле, где происходит обычный процесс сгорания топлива.
Преимущества газогенераторных котлов :
- КПД газогенераторных котлов находится в диапазоне 80 - 95 %, в то время как КПД обычного твердотопливного котла редко превышает 60 %.
- Регулируемый процесс горения в газогенераторном котле - одна закладка дров может гореть от 8 до 12 часов, для сравнения в обычном котле горение длится 3 - 5 часов. В газогенераторных котлах с верхним горением сгорание дров длится до 25 часов, а уголь может гореть 5 - 8 дней.
- Топливо сгорает полностью, поэтому чистить зольник и газоход приходится не часто.
- Благодаря тому, что процесс горения можно регулировать (мощность регулируется в диапазоне 30 - 100 %), работу котла можно автоматизировать, как например, газового или жидкотопливного.
- Выброс вредных веществ в атмосферу из газогенератора минимален.
- Газогенераторные котлы экономнее обычных.
- Топливо для газогенераторов не обязательно должно быть подсушено до 20 % влажности, существуют модели котлов, в которых можно использовать древесину до 50 % влажности и даже свежесрубленную.
- Возможность загрузки в котел неколотых поленьев до 1 м длиной и даже больше.
- Помимо дров и отходов древесной промышленности в пиролизных котлах можно утилизировать резину, пластмассу и другие полимеры.
- Высокая безопасность котла по сравнению с обычным твердотопливным котлом обеспечивается автоматикой и материалами, из которых изготовлен агрегат, а в особенности камеры сгорания.
Если говорить о газогенераторах, которые используются для производства электроэнергии, то они обладают точно такими же достоинствами, такими как экологичность, экономичность, высокий КПД, высокое октановое число 110 - 140, универсальность в плане используемого топлива и большая эффективность в зимнее время.
Недостатки газогенераторных котлов :
- На газовый генератор цена в 1,5 - 2 раза выше, чем на обычный твердотопливный котел.
- В большинстве своем газогенераторы энергозависимы, так как для подсоса воздуха используется вентилятор, но также существуют модели, которые могут работать и без электричества.
- Если использовать газогенераторный котел на мощности ниже 50 %, то наблюдается нестабильное горение - как результат выпадение в осадок дёгтя, который скапливается в газоходе.
- Температура обратки отопления не должна быть ниже 60 °С, иначе в газоходе будет выпадать конденсат.
- Обычно газогенераторы требовательны к влажности топлива, но как уже писалось выше, есть модели, в которых можно сжигать даже свежесрубленную древесину.
Других существенных недостатков газогенераторов не выявлено.
Кстати, газогенераторы - не такое уж и новое изобретение. Еще в середине прошлого века, когда большая часть нефтяных ресурсов Германии шла на вооружение, в качестве топлива для автомобилей использовались дрова. Даже на грузовые автомобили устанавливались газогенераторы. Современные агрегаты не слишком далеко ушли в своей конструкции, но, тем не менее, основательно усовершенствованы.
Принцип работы газового генератора - газогенератора
В генераторе газов или газогенераторе из твердого топлива добывается горючий газ. Основной секрет заключается в том, что в камеру сгорания подается воздух, объема которого недостаточно для полного сгорания топлива, при этом соблюдается высокая температура порядка 1100 - 1400 °С. Полученный газ охлаждается и направляется к потребителю или двигателю внутреннего сгорания, если, например, планируется добывать электричество. Более детально принцип работы газогенератора рассмотрим ниже, уточнив какой процесс в каком элементе агрегата происходит.
Устройство газового генератора на древесине
Рассмотрим устройство газогенератора бытового назначения. Сразу хотелось бы отметить, что пиролизные котлы с газогенератором отличаются от предложенной схемы, так как сгорание газа происходит внутри котла во второй камере сгорания. Мы же рассмотрим лишь сам газогенератор, на выходе из которого получается горючий газ.
Корпус газогенератора изготовлен из листовой стали и имеет сварные швы. Самая распространенная форма корпуса - цилиндрическая, но она вполне может быть и прямоугольной. К нижней части корпуса приварено днище и ножки, на которых будет стоять газогенератор.
Бункер или камера заполнения служит для загрузки внутрь газогенератора топлива. Он также имеет цилиндрическую форму и изготовлен из малоуглеродистой стали. Бункер установлен внутри корпуса газогенератора и закреплен болтами. На крышке люка, ведущего в бункер, на кромках использован асбестовый уплотнитель или прокладка. Так как асбест запрещен для использования в жилых помещениях, то существуют модели газогенераторов, уплотнители крышки которой изготовлены из другого материала.
Камера сгорания находится в нижней части бункера и изготовлена из жаропрочной стали, иногда внутренняя поверхность камеры сгорания отделывается керамикой. В камере сгорания происходит горение топлива. В нижней ее части происходит крекинг смол, для чего там установлена горловина, изготовленная из жаропрочной хромистой стали. Между корпусом и горловиной находится прокладка - уплотнительный асбестовый шнур. В средней части камеры сгорания находятся фурмы для подачи воздуха . Фурмы представляют собой калиброванные отверстия, которые соединяются с воздухораспределительной коробкой, связанной с атмосферой. Фурмы и распределительная коробка также изготавливаются из жаропрочной стали. На выходе из воздухораспределительной коробки установлен обратный клапан, который препятствует выходу горючего газа из газогенератора. Чтобы повысить мощность двигателя или иметь возможность использовать дрова повышенной влажности (более 50 %), перед воздухораспределительной коробкой можно установить вентилятор , который будет нагнетать внутрь воздух.
Колосниковая решетка служит для того, чтобы поддерживать раскаленные угли. Она располагается в нижней части газогенератора. Через отверстия решетки зола от сгоревших углей проваливается в зольник. Чтобы колосниковую решетку можно было очищать от шлака, ее средняя часть сделана подвижной. Для поворота чугунных колосников предусмотрен специальный рычаг.
Загрузочные люки оснащены герметично закрывающимися крышками. Например, верхний загрузочный люк откидывается горизонтально и уплотнен асбестовым шнуром. В креплении крышки есть специальный амортизатор - рессора, которая приподнимает крышку в случае избыточного давления внутри камеры. Сбоку корпуса есть также два загрузочных люка: один сверху - для добавления топлива в зону восстановления, второй снизу - для удаления золы. Отбор газа производится в зоне восстановления, поэтому чаще всего в верхней части газогенератора, но также возможно отведение газа и из нижней части агрегата. Отбор газа производится через патрубок, к которому приварены трубы газопровода. Не обязательно сразу же выводить газ за пределы корпуса газогенератора, пока он горячий, его можно использовать для подогрева и подсушивания дров или другого топлива в камере загрузки. Для этого отводящий газопровод проводится по кольцевой вокруг камеры, между корпусом газогенератора и бункером.
Фильтр «Циклон» и фильтр тонкой очистки располагаются за корпусом газогенератора. Они изготовлены из труб, наполненных фильтрующими элементами.
Прежде чем поступить в фильтр тонкой очистки, газ проходит через охладитель . А после фильтра тонкой очистки очищенный газ поступает в смеситель , где смешивается с воздухом. И только затем газо-воздушная смесь поступает в двигатель внутреннего сгорания.
Более наглядно последовательность движения горючего газа, после того как он вышел из газогенератора, показана на схеме ниже.
Дрова или другое топливо горит в камере сгорания, окисляясь воздухом, поступающим в камеру сгорания через фурмы из воздухораспределительной коробки. Полученный горючий газ поступает в фильтр Циклон, где очищается. Затем охлаждается в фильтре грубой очистки. Затем уже охлажденный газ поступает в фильтр тонкой очистки, а затем в смеситель. Из смесителя полученная смесь поступает в двигатель.
Процесс превращения топлива в газ
И все же: как из твердого топлива получается газ? Внутри газогенератора происходит некий процесс превращения, который разбит на несколько этапов, происходящих в разных зонах:
Зона подсушки находится в верхней части бункера. Здесь температура порядка 150 - 200 °С. Топливо подсушивается горячим газом, который движется по кольцевому трубопроводу, как было описано выше.
Зона сухой перегонки расположена в средней части бункера. Здесь без доступа воздуха и при температуре 300 - 500 °С топливо обугливается. Из древесины выделяются кислоты, смолы и другие элементы сухой перегонки.
Зона горения находится внизу камеры сгорания в зоне, где расположены фурмы, через которые поступает воздух. Здесь при подаче воздуха и температуре 1100 - 1300 °С обугленное топливо и элементы сухой перегонки сгорают, в результате чего образуются газы СО и СО2.
Зона восстановления находится выше зоны горения между колосниковой решеткой и зоной горения. Здесь газ СО2 поднимается вверх, проходит через раскаленный уголь, взаимодействует с углеродом (С) угля и на выходе образуется газ СО - окись углерода. В данном процессе также участвует влага из топлива, поэтому помимо СО образуется СО2 и Н2.
Зоны горения и восстановления называются зоной активной газификации. В результате генераторный газ состоит из нескольких компонентов:
- Горючие газы : СО (оксид углерода), Н2 (водород), СН4 (метан) и СnНm (непредельные углеводороды без смол).
- Балласт : СО2 (углекислый газ), О2 (кислород), N2 (азот), Н2О (вода).
Полученный газ охлаждается до температуры окружающей среды, затем очищается от муравьиной и уксусной кислоты, золы, взвешенных частиц и смешивается с воздухом.
Типы газогенераторов
Различают три типа газогенераторов: прямого процесса газогенерации, обратного и горизонтального.
Могут сжигать уголь полукокс и антрацит - топливо небитуминозное. Конструктивное отличие данного типа агрегатов в том, что воздух поступает через колосниковую решетку снизу, а забор газа производится сверху. В газогенераторах прямого процесса влага из топлива не попадает в зону горения, поэтому ее подводят специально. Обогащение генераторного газа водородом из воды повышает мощность генератора.
Газогенераторы опрокинутого или обращенного процесса предназначены для сжигания смолистого топлива - дров, древесного угля и отходов. Их конструктивное отличие в том, что воздух подается в среднюю часть - в зону горения, а забор газа производится ниже зоны горения - в зольнике. Обычно в агрегатах такого типа отобранный горячий газ используется для подогрева топлива в бункере.
Газогенераторы горизонтального или поперечного процесса газификации отличаются тем, что воздух в них подводится сбоку - в нижней части корпуса, причем подается он с высокой скоростью дутья через фурмы. Отбор газа производится напротив фурмы через газоотборную решетку. Активная зона газификации в газогенераторе горизонтального процесса очень мала и сосредоточена между концом фурмы и газоотборной решеткой. Время пуска такого генератора намного меньше, также он легко приспосабливается к смене режимов работы.
Место установки газового генератора
Газогенераторы и газогенераторные котлы отопления можно устанавливать как внутри жилых помещений, например, в подвалах и цокольных этажах, так и на улице.
Так называемые пеллетные котлы чаще всего устанавливают в доме, так как их загрузка не сопряжена с большим количеством мусора, а также мешки с пеллетами весят немного и могут храниться где-то рядом с котлом.
Газогенераторы на дровах, а в особенности на дровах большой длины, имеет смысл устанавливать на улице недалеко от места хранения дров. Так можно будет подвезти дрова на тачке непосредственно к котлу или газогенератору и не спускать их в подвал дома. Стоящий на улице котел избавляет от грязи и золы в подвале. Особенно это актуально для деревянных домов, где повышенные нормы пожаробезопасности. Внешний корпус котла изготавливается из нержавеющей стали, которая не подвержена коррозии. Также котлы теплоизолированы насыпной теплоизоляцией, чтобы температура окружающей среды минимально влияла на процесс газификации и скорость пуска котла. Система регулирования размещается в стальном кожухе под крышкой, чтобы на нее не попадали осадки. Дымовая труба имеет двойные стенки. Если вас интересует, как подключить газовый генератор, если он стоит на улице, то ответ прост - трубы прокладываются в земле, чтобы они минимально охлаждались, если это котел отопления. Трубы отопления подходят к котлу снизу, а сам котел устанавливается так, чтобы при длительных перерывах в использовании он не замерзал.
Кстати, как уже отмечалось, длительность процесса горения топлива в котле может быть от 12 часов и достигать 25 часов. В зависимости от мощности котла и площади отапливаемого помещения, его придется топить раз в два дня, а иногда и раз в неделю. Чтобы сохранить вырабатываемое котлом тепло на столь длительный период, используется теплоаккумулятор.
Дровяной газовый генератор своими руками
В том чтобы изготовить газогенератор своими руками, нет ничего сверхсложного. Многие используют такой агрегат для бытовых нужд или устанавливают на автомобиль. Перед тем как начать изготавливать газогенератор самостоятельно, необходимо ознакомиться с принципом его действия и выбрать подходящую для себя схему работы.
Понадобятся - бочка, трубы или старая батарея радиаторов, фильтры тонкой и грубой очистки газа, вентилятор. С другой стороны набор элементов может быть самым разным, все зависит от фантазии исполнителя.
Ниже посмотрите видео пример газогенератора самостоятельного изготовления.
Схема газогенратора :
В интернете можно найти как фото, так и чертежи по монтажу газовых генераторов и пиролизных котлов. Есть даже умельцы, которые берут за основу готовый проверенный котел и полностью повторяют его в домашних условиях. Получается дешевле намного.
Отличие пиролизного котла от обычного газогенератора в том, что он состоит из двух камер сгорания: в одной сгорает топливо и образуется газ, а в другой - сгорает газ и находится теплообменник. Устройство и принцип работы газогенератора мы уже рассмотрели, добавьте в него только вторую камеру сгорания, которая должна располагаться вверху, и теплообменник сверху. Иногда теплообменник располагают сбоку. Также не забудьте о разных типах газогенераторов, так что вторая камера сгорания может находиться не только сверху.
При сборе дымохода постарайтесь собирать его в последовательности, обратной движению дыма, так на его стенках будет меньше оседать всякой гадости. Сам дымоход лучше сделать легкоразбираемым, чтобы его можно было легко и быстро чистить. Пространство вокруг котла отопления должно быть свободным, так как он нагревается в процессе работы. После монтажа котла придется изучить его «повадки» и подобрать оптимальный для себя режим работы, при котором сгорают все смолы.
Хотелось бы отметить, что газогенератор может рассматриваться не только как сжигатель полезной древесины, но и как утилизатор отходов. В нем можно сжигать остатки линолеума, пакетов, мешков, резины, пластиковых бутылок и другого бытового мусора.
Газогенератор
Газогенератор – это установка для получения горючего газа из твердого топлива. В качестве твердого топлива, как правило, применяются местные ресурсы: уголь, торф, древесина, солома, а так же отходы деревообрабатывающих производств. Превращение твердого топлива в газообразное называется «газификацией» и заключается в сжигании топлива с поступлением количества кислорода воздуха или водяного пара, недостаточном для полного сгорания.
Сегодня газогенераторные установки используют для получения пара, или горячего воздуха для различных технологических процессов, а так же в составе отопительных систем. Однако в 30-е – 40–е годы прошлого века газогенераторы с успехом применяли на транспорте: массовая эксплуатация автомобилей на древесных чурках обещала сберечь жидкое топливо для более важных нужд - тонны сэкономленного бензина можно было направить в вооруженные силы или авиацию.
В 1923 году профессором Наумовым была разработана газогенераторная установка для 3-тонного грузовика, способная работать на древесном угле или на антраците. Установка была испытана в стационарных условиях совместно с 4-цилиндровым бензиновым двигателем Berliet L 14 мощностью 35 л.с. В 1928 году FIAT-15Ter с газогенератором Наумова совершил пробег по маршруту Ленинград – Москва – Ленинград. Первая половина 30-х годов отмечена многочисленными исследованиями, направленными на выявление оптимальной конструкции газогенераторной установки. Статьи об испытательных автопробегах и новых разработках постоянно появлялись в прессе, в том числе и в журнале «За Рулем».
В подавляющем большинстве это были установки для грузового транспорта, что не удивительно – ведь основной транспортной единицей народного хозяйства в период индустриализации являлся грузовик, а не легковой автомобиль. Тем не менее, следует упомянуть созданный в 1935 году ГАЗ-А с газогенераторной установкой Автодор – III , а также ГАЗ-М1 с газогенератором НАТИ-Г12 , на котором в сентябре 1938 года был установлен рекорд скорости для газогенераторного автомобиля 60,96 км/ч. Первым серийным газогенераторным автомобилем являлся ЗИС-13 , но подлинно массовыми «газгенами» стали ГАЗ-42 , ЗИС-21 и УралЗИС-352 .
Горение углерода топлива можно описать следующим образом:
С + О 2 = СО 2 - это полное сгорание топлива, которое сопровождается выделением углекислого газа СО 2 ;
и С + (1/2)О 2 = СО - это неполное сгорание, в результате которого образуется горючий газ – оксид углерода СО.
Оба этих процесса происходят в так называемой «зоне горения» газогенератора.
Оксид углерода СО образуется также при прохождении углекислого газа СО 2 сквозь слой раскаленного топлива:
С + СО 2 = 2СО
В процессе участвует часть влаги топлива (или влага, подведенная извне) с образованием углекислого газа СО 2 , водорода Н 2 , и горючего оксида углерода СО.
С + Н 2 О = СО + Н 2
СО + Н 2 О = СО 2 + Н2
Зону, в которой протекают три описанных выше реакции называют «зоной восстановления» газогенератора. Обе зоны – горения и восстановления – несут общее название «активная зона газификации».
Примерный состав газа, полученного в газогенераторе обращенного процесса газификации при работе на древесных чурках абсолютной влажностью 20%, следующий (в % от объема):
- водород Н 2 16,1%;
- углекислый газ СО 2 9,2%;
- оксид углерода СО 20,9%;
- метан СН 4 2,3%;
- непредельные углеводороды С n H m (без смол) 0,2%;
- кислород О 2 1,6%;
- азот N 2 49,7%
Итак, генераторный газ состоит из горючих компонентов (СО, Н 2 , СН 4 , С n H m) и балласта (СО 2 , О 2 , N 2 , Н 2 О)
Топливо для газогенераторов
В качестве твердого топлива в газогенераторных установках могут быть использованы древесные чурки, древесный уголь, торф, бурый уголь, каменный уголь.
На территории СССР наиболее распространенным и доступным твердым топливом была древесина, по этому большую часть газогенераторного транспорта составляли автомобили с установками, работающими на древесных чурках.
Главные критериями качества топлива являлись порода древесины, абсолютная влажность и размеры чурок. Приоритет был отдан древесине твердых пород: березе, буку, грабу, ясеню, клену, вязу, лиственнице. Древесину мягких пород допускалось использовать лишь совместно с твердыми в соотношении 50/50. Сосновые чурки использовались без добавления древесины мягких пород.
Для газификации в автомобильных газогенераторах древесину распиливали на чурки длиной от 4 до 7 см, и шириной и высотой от 3 до 6 см. Абсолютная влажность готового твердого топлива не более 22%.
Менее распространены были древесно-угольные газогенераторные установки. Для их эксплуатации рекомендовалось использовать угли древесины твердых пород. Угли древесины мягких пород, склонные к крошению, допускалось применять с добавлением не менее 50% углей древесины твердых пород. Размер кусков древесного угля для газогенераторов поперечного процесса - от 6 до 20 мм, для других типов генераторов – от 20 до 40 мм.
В зависимости от содержания смол и золы твердые сорта топлив для газогенераторов разделяли на смолистые (битуминозные) малозольные (золы до 4%) и многозольные (золы более 4%), а также на безсмольные, или тощие (небитуминозные) малозольные (золы до 4%) и многозольные (золы более 4%). Для разных видов топлива были разработаны газогенераторы соответствующих типов:
- газогенераторы прямого процесса газификации;
- газогенераторы обращенного (обратного, или «опрокинутого») процесса газификации;
- газогенераторы поперечного (горизонтального) процесса газификации.
Типы газогенераторов
Газогенераторы прямого процесса газификации
Основным преимуществом газогенераторов прямого процесса являлась возможность газифицировать небитуминозные многозольные сорта твердого топлива – полукокс и антрацит.
В газогенераторах прямого процесса подача воздуха обычно осуществлялась через колосниковую решетку снизу, а газ отбирался сверху. Непосредственно над решеткой располагалась зона горения. За счет выделяемого при горении тепла температура в зоне достигала 1300 – 1700 С.
Над зоной горения, занимавшей лишь 30 – 50 мм высоты слоя топлива, находилась зона восстановления. Так как восстановительные реакции протекают с поглощением тепла, то температура в зоне восстановления снижалась до 700 – 900 С.
Выше активное зоны находились зона сухой перегонки и зона подсушки топлива. Эти зоны обогревались теплом, выделяемым в активной зоне, а также теплом проходящих газов в том случае, если газоотборный патрубок располагался в верхней части генератора. Обычно газоотборный патрубок располагали на высоте, позволяющей отвести газ непосредственно на его выходе из активной зоны. Температура в зоне сухой перегонки составляла 150 – 450 С, а в зоне подсушки 100 – 150 С.
В газогенераторах прямого процесса влага топлива не попадала в зону горения, поэтому воду в эту зону подводили специально, путем предварительного испарения и смешивания с поступающим в газогенератор воздухом. Водяные пары, реагируя с углеродом топлива, обогащали генераторный газ образующимся водородом, что повышало мощность двигателя.
Подача водяного пара в газогенератор должна производиться пропорционально количеству сжигаемого в газогенераторе топлива. Существовало несколько способов регулировки подачи пара в камеру газификации:
- механический способ, когда вода подавалась в испаритель газогенератора с помощью насоса, приводимого в действие от двигателя и имевшего перепускной кран, который был связан с дроссельной заслонкой . Таким образом, количество воды, подаваемой в газогенератор, изменялось в зависимости от числа оборотов и нагрузки двигателя;
- термический способ, когда в испарителе, расположенном вблизи зоны горения, поддерживался с помощью поплавкового устройства необходимый уровень воды, а количество образующегося пара изменялось в зависимости от нагрева испарителя, то есть в зависимости от температуры в зоне горения;
- гидравлический способ, когда расход воды регулировался иглой, перекрывавшей сечение жиклера , и связанной с мембраной, на которую действовала разность давлений до и после диафрагмы, установленной в газопроводе, соединявшим газогенераторную установку с двигателем ;
- пневматический способ, при котором вода подавалась в испаритель газогенератора вместе с воздухом, засасываемым через обычный карбюратор .
В конструкции газогенератора ЦНИИАТ-АГ-2 был использован принцип центрального подвода воздуха и центрального отбора газа. Газогенератор состоял из корпуса, конической камеры газификации и зольника. Верхняя часть корпуса служила бункером для топлива и имела цилиндрический бак для воды. Трубка для подачи воды располагалась внутри газогенератора, бак подогревался теплом сгорающего топлива. Это обеспечивало надежную работу установки в зимнее время. Камера газификации представляла собой горловину конической формы, которая снизу была окружена рубашкой, заполненной водой для образования водяного пара. Необходимый уровень воды в рубашке поддерживался при помощи поплавкового устройства. Количество образовавшегося пара изменялось в зависимости от теплового режима газогенератора.
Воздух, засасываемый в газогенератор через подогреватель, смешивался с паром и поступал в камеру газификации через щель, образованную рубашкой и поворотной плитой. При вращении плиты рукояткой, расположенной снаружи под днищем газогенератора, ребра, имеющиеся на плите, срезали шлак и сбрасывали его в зольник.
Установки прямого процесса газификации не получили распространения, так как, во-первых, были непригодны для газификации самого распространенного твердого топлива - древесины, а во-вторых, потому что приспособления, необходимые для хранения, дозировки и испарения воды существенно усложняли конструкцию газогенератора.
Газогенераторы обращенного (опрокинутого) процесса газификации.
Газогенераторы обращенного процесса были предназначены для газификации битуминозных (смолистых) сортов твердого топлива – древесных чурок и древесного угля.
В генераторах этого типа воздух подавался в среднюю по их высоте часть, в которой и происходил процесс горения. Отбор образовавшихся газов осуществлялся ниже подвода воздуха. Активная зона занимала часть газогенератора от места подвода воздуха до колосниковой решетки, ниже которой был расположен зольник с газоотборным патрубком.
Зоны сухой перегонки и подсушки располагались выше активной зоны, поэтому влага топлива и смолы не могли выйти из газогенератора, минуя активную зону. Проходя через зону с высокой температурой, продукты сухой перегонки подвергались разложению, в результате чего количество смол в выходящем из генератора газе было незначительным. Как правило, в газогенераторах обращенного процесса газификации горячий генераторный газ использовался для подогрева топлива в бункере. Благодаря этому улучшалась осадка топлива, так как устранялось прилипание покрытых смолой чурок к стенкам бункера и тем самым повышалась устойчивость работы генератора.
Газогенератор ГАЗ-42 состоял из цилиндрического корпуса 1, изготовленного из 2-миллиметровой листовой стали, загрузочного люка 2 и внутреннего бункера 3, к нижней части которого была приварена стальная цельнолитая камера газификации 8 с периферийным подводом воздуха (через фурмы). Нижняя часть газогенератора служила зольником, который периодически очищался через зольниковый люк 7.
Воздух под действием разрежения, создаваемого двигателем , открывал обратный клапан 5 и через клапанную коробку 4, футорку 6, воздушный пояс и фурмы поступал в камеру газификации 8. Образующийся газ выходил из-под юбки камеры 8, поднимался вверх, проходил через кольцевое пространство между корпусом и внутренним бункером и отсасывался через газоотборный патрубок 10, расположенный в верхней части газогенератора. Равномерный отбор газа по всей окружной поверхности газогенератора обеспечивался отражателем 9, приваренным к внутренней стенке корпуса 1 со стороны газоотборного патрубка 10.
Для более полного разложения смол, особенно при малых нагрузках газогенератора, в камере газификации было предусмотрено сужение – горловина. Помимо уменьшения смолы в газе, применение горловины одновременно приводило к обеднению газа горючими компонентами сухой перегонки. На величину получаемой мощности влияла согласованность таких параметров конструкции газогенератора, как диаметр камеры газификации по фурменному поясу, проходное сечение фурм, диаметр горловины и высота активной зоны.
Газогенераторы обращенного процесса применяли и для газификации древесного угля. Вследствие большого количества углерода в древесном угле процесс протекал при высокой температуре, которая разрушительно действовала на детали камеры газификации. Для повышения долговечности камер газогенераторов, работающих на древесном угле, применяли центральный подвод воздуха, снижавший воздействие высокой температуры на стенки камеры газификации.
Камера газогенератора НАТИ-Г-15), изготовленная из 12-миллиметровой листовой стали, имела вид усеченного конуса. В средней части газогенератора была смонтирована воздухоподводящая фурма. Она представляла собой чугунную отливку грушевидной формы. Внутри отливки – лабиринт для подвода воздуха в газогенератор. В нижней части камеры газификации располагалась колосниковая решетка, которую вынимали через зольниковый люк при чистке и разгрузке газогенератора. Образовавшийся в камере газификации газ проходил сквозь колосниковую решетку, поднимался вверх между корпусом газогенератора и камерой и отсасывался через газоотборный патрубок. Газогенератор был предназначен для работы на крупном древесном угле, с размером кусков 20 мм – 40 мм.
Газогенераторные установки обращенного процесса газификации, работавшие на древесных чурках, получили наибольшее распространение.
Газогенераторы поперечного (горизонтального) процесса газификации.
В газогенераторах поперечного процесса воздух с высокой скоростью дутья подводился через фурму, расположенную сбоку в нижней части. Отбор газа осуществлялся через газоотборную решетку, расположенную напротив фурмы, со стороны газоотборного патрубка. Активная зона была сосредоточена на небольшом пространстве между концом формы и газоотборной решеткой. Над ней располагалась зона сухой перегонки и выше – зона подсушки топлива.
Отличительной особенностью газогенератора этого типа являлась локализация очага горения в небольшом объеме и ведение процесса газификации при высокой температуре. Это обеспечивало газогенератору поперечного процесса хорошую приспособляемость к изменению режимов и снижает время пуска.
Газогенератор представлял собой цилиндрический бункер, нижняя часть которого, выполненная из листовой стали толщиной 6 – 8 мм, образовывала камеру газификации. В верхней части бункера был расположен люк для загрузки топлива.
Скорость дутья определялась проходным сечением воздухоподводящей фурмы. Фурма служила наиболее ответственной и сложной деталью газогенератора. Она была глубоко погружена в слой топлива и находилась в зоне высокой температуры – непосредственно около носка фурмы температура достигает 1200 – 1300 С. Высокие температурные нагрузки требовали применять водяное охлаждение фурмы. Конструктивно охлаждение фурмы являлось частью системы водяного охлаждения двигателя, или представляло собой самостоятельную систему, питаемую от отдельного бачка.
Воздухоподводящая фурма газогенератора НАТИ-Г-21 состояла из бронзового корпуса 1 и медных трубок 2 и 3 диаметром 20 и 40 мм, образующих водяную рубашку. Тыльная часть наружной трубки 3 была приварена к корпусу 1 фурмы, а носовая часть обварена медью и соединялась с внутренней трубкой 2, свободный конец которой при нагревании фурмы мог перемещаться в сальнике 4. Затяжкой накидной гайки 5 обеспечивалась герметичность водяной рубашки. Вода подавалась через нижний штуцер корпуса фурмы и после прохождения водяной рубашки отводилась через верхний штуцер. Для того чтобы поток воды достиг носка фурмы, к наружной поверхности внутренней трубки параллельно ее оси были приварены две перегородки, направлявшие поток воды к носу фурмы.
Другой важной деталью газогенераторов поперечного процесса газификации служила газоотборная решетка. Газоотборную решетку изготавливали из простой углеродистой или легированной стали толщиной 8 – 12 мм. Ее штамповали в виде изогнутого листа с отбортованными краями или изготавливали в виде плоской пластины. В последнем случае для монтажа решетки в газогенераторе предусматривали специальное гнездо. Отверстия в решетке для прохода газа делали круглыми, диаметром 10 – 12 мм, с раззенковкой со стороны выхода газа. Иногда отверстия делали овальными; в этом случае большая ось овала располагалась горизонтально, что позволяло увеличить проходное сечение без опасности проскакивания за решетку кусков угля (при наклонном расположении решетки).
Этот газогенератор, так же как и газогенератор прямого процесса, был непригоден для газификации топлив с большим содержанием смол. Эти установки применяли для древесного угля, древесноугольных брикетов, торфяного кокса.
Принцип работы автомобильной газогенераторной установки
Автомобильная газогенераторная установка состояла из газогенератора, грубых очистителей, тонкого очистителя, вентилятора розжига и смесителя. Воздух из окружающей среды засасывался в газогенератор тягой работающего двигателя . Этой же тягой выработанный горючий газ «выкачивался» из газогенератора и попадал сначала в грубые очистители охладители, затем – в фильтр тонкой очистки. Перемешавшись в смесителе с воздухом, газо-воздушная засасывалась в цилиндры двигателя .
Охлаждение и грубая очистка газа
На выходе из газогенератора газ имел высокую температуру и был загрязнен примесями. Чтобы улучшить наполнение цилиндров «зарядом» топлива, газ требовалось охладить. Для этого газ пропускался через длинный трубопровод, соединявший газогенератор с фильтром тонкой очистки , или через охладитель радиаторного типа, который устанавливался перед водяным радиатором автомобиля.
Охладитель радиаторного типа газогенераторной установки УралЗИС-2Г имел 16 трубок, расположенных вертикально в один ряд. Для слива воды при промывке охладителя служили пробки в нижнем резервуаре. Конденсат вытекал наружу через отверстия в пробках. Два кронштейна, приваренные к нижнему резервуару, служили для крепления охладителя на поперечине рамы автомобиля.
В качестве простейшего очистителя использовался циклон. Газ поступал в очиститель через патрубок 1, распологавшийся касательно к корпусу циклона. Вследствие этого газ получал вращательное движение и наиболее тяжелые частицы, содержащиеся в нем, отбрасывались центробежной силой к стенкам корпуса 3. Ударившись о стенки, частицы падали в пылесборник 6. Отражатель 4 препятствовал возвращению частиц в газовый поток. Очищенный газ выходил из циклона через газоотборный патрубок 2. Удаление осадка осуществлялось через люк 5.
Чаще всего в автомобильных газогенераторных установках применяли комбинированную систему инерционной очистки и охлаждения газа в грубых очистителях – охладителях. Осаждение крупных и средних частиц в таких очистителях осуществлялось путем изменения направления и скорости движения газа. При этом одновременно происходило охлаждение газа вследствие передачи тепла стенкам очистителя. Грубый очиститель-охладитель состоял из металлического кожуха 1, снабженного съемной крышкой 2. Внутри кожуха были установлены пластины 3 с большим количеством мелких отверстий, расположенных в шахматном порядке. Газ, проходя через отверстия пластин, менял скорость и направление, а частицы, ударяясь о стенки, оседали на них или падали вниз.
Грубые охладители-очистители последовательно соединяли в батареи из нескольких секций, причем каждая последующая секция имела большее количество пластин. Диаметр отверстий в пластинах от секции к секции уменьшался (РИСУНОК 5Г).
Фильтры тонкой очистки
Для тонкой очистки газа чаще всего применяли очистители с кольцами. Очистители этого типа представляли собой цилиндрический резервуар, корпус 3 которого был разделен на три части двумя горизонтальными металлическими сетками 5, на которых ровным слоем лежали кольца 4, изготовленные из листовой стали. Процесс охлаждения газа, начавшись в грубых очистителях – охладителях, продолжался и в фильтре тонкой очистки. Влага конденсировалась на поверхности колец и способствовала осаживанию на кольцах мелких частиц. Газ входил в очиститель через нижнюю трубу 6, и пройдя два слоя колец, отсасывался через газоотборную трубу 1, соединенную со смесителем двигателя. Для загрузки, выгрузки и промывки колец использовали люки на боковой поверхности корпуса.
Применялись конструкции, в которых в качестве фильтрующего материала использовалась вода или масло. Принцип работы водяных (барботажных) очистителей заключался в том, что газ в виде маленьких пузырьков проходил через слой воды и таким образом избавлялся от мелких частиц.
Высота барботажного слоя воды в очистителе установки ЦНИИАТ-УГ-1 повышалась от нуля до максимума (100 мм – 120 мм) по мере увеличения отбора газов. Благодаря этому обеспечивалась устойчивая работа двигателя на холостых оборотах и хорошая очистка газа на больших нагрузках. Предварительно охлажденный газ поступал расположенную по центру очистителя газораздаточную коробку. Боковые стенки коробки имели два ряда отверстий диаметром 3 мм. Отверстия были расположены наклонно от уровня воды до нижнего края стенок, погруженных в воду на 70 мм. Четыре отверстия, расположенные выше уровня воды, служили для обеспечения подачи газа на холостом ходу. С ростом числа оборотов эти отверстия перекрывались водой. В пространстве над газораздаточной коробкой при увеличении нагрузки создавалось разряжение, и уровень воды снаружи коробки повышался, а внутри, соответственно – понижался. При этом газ, поступая внутрь коробки, попадал в отверстия, расположенные над уровнем воды, и уже в виде пузырьков поднимался вверх, сквозь наружный водяной столб. Очистившись в воде, газ проходил через кольца, насыпанные на сетки по обе стороны газораздаточной решетки, и направлялся во вторую секцию очистителя, где вторично пропускался через погруженную в воду гребенку окончательно очищался в слое колец.
Вентилятор розжига
В автомобильных установках розжиг газогенератора осуществлялся центробежным вентилятором с электрическим приводом. При работе вентилятор розжига просасывал газ из газогенератора через всю систему очистки и охлаждения, поэтому вентилятор старались разместить ближе к смесителю двигателя , чтобы процессе розжига заполнить горючим газом весь газопровод.
Вентилятор розжига газогенераторной установки автомобиля УралЗИС-352 состоял из кожуха 6, в котором вращалась соединенная с валом электродвигателя крыльчатка 5. Кожух, отштампованный из листовой стали, одной из половин крепился к фланцу электродвигателя. К торцу другой половины был подведен газоотсасывающий патрубок газогенератора 4. Газоотводящий патрубок 1. Для направления газа при розжиге в атмосферу и при работе подогревателя – в подогреватель к газоотводящему патрубку был приварен тройник 3 с двумя заслонками 2.
Смеситель
Образование горючей смеси из генераторного газа и воздуха происходило в смесителе. Простейший двухструйный смеситель а представлял собой тройник с пересекающимися потоками газа и воздуха. Количество засасываемой в двигатель смеси регулировалось дроссельной заслонкой 1, а качество смеси – воздушной заслонкой 2, которая изменяла количество поступающего в смеситель воздуха.
Эжекционные смесители б и в различались по принципу подвода воздуха и газа. В первом случае газ в корпус смесителя 3 подводился через сопло 4, а воздух засасывался через кольцевой зазор вокруг сопла. Во втором случае в центр смесителя подавался воздух, а по периферии – газ.
Воздушная заслонка обычно была связана с рычагом, установленном на рулевой колонке автомобиля и регулировалась водителем вручную. Дроссельной заслонкой водитель управлял с помощью педали.
Методы уменьшения потерь мощности двигателей газогенераторных автомобилей
Бензиновые двигатели, переведенные на генераторный газ без каких-либо переделок, теряли 40-50% мощности. Причинами падения мощности являлись, во-первых, низкая теплотворность и медленная скорость горения газовоздушной смеси по сравнению с бензовоздушной, а во-вторых, ухудшение наполнения цилиндров как за счет повышенной температуры газа, так и за счет сопротивления в трубопроводах, охладителе и фильтре газогенераторной установки.
Для уменьшения влияния указанных причин в конструкцию двигателей были внесены изменения. В связи с тем что газовоздушная смесь обладает высокой детонационной стойкостью , была увеличена степень сжатия . Сечение впускного трубопровода было увеличено. Для устранения подогрева газовоздушной смеси и уменьшения потерь давления впускной трубопровод устанавливали отдельно от выпускного. Эти меры позволяли сократить потери мощности до 20-30%.
Эксплуатация автомобилей с газогенераторными установками
Эксплуатация автомобилей с газогенераторными установками имела свои особенности. В силу повышенной степени сжатия работа двигателя на бензине под нагрузкой допускалась лишь в крайних случаях и кратковременно: например, для маневрирования в гаражных условиях.
Инструкция категорически запрещала перевозить на газегенераторных автомобилях огнеопасные и легковоспламеняющиеся вещества, и тем более въезжать на территории, где не допускалось пользоваться открытым огнем – например, топливные склады. Разжигать газогенератор разрешалось только на открытой площадке.
Розжиг газогенератора осуществлялся факелом, тягу в при этом создавал электрический вентилятор. Газ, прокачиваемый вентилятором в процессе розжига, через патрубок выходил в атмосферу. Момент готовности газогенератора к работе определяли, поджигая газ у отверстия выходного патрубка – пламя должно было гореть устойчиво. По окончании розжига вентилятор выключали и пускали двигатель.
При неисправности вентилятора газогенератор можно было разжечь самотягой. Для этого зольниковый и загрузочный люки газогенератора открывали, а под колосниковую решетку подкладывали «растопку» - стружку, щепу, ветошь. Под действием естественной тяги пламя распространялось по всей камере. После розжига люки закрывали и пускали двигатель.
Розжиг газогенератора при помощи работающего на бензине двигателя допускался инструкцией лишь в аварийных случаях, так как при этом возникала опасность засмоления двигателя.
При движении автомобиля водитель вынужден был принимать во внимание инерцию газогенераторного процесса. Чтобы обеспечить запас мощности, необходимо было поддерживать отбор газа, близкий к максимальному. Для преодоления трудных участков рекомендовалось заранее переходить на понижающие передачи и поднимать обороты двигателя , а так же обогащать газо-воздушную смесь, прикрывая воздушную заслонку смесителя.
В отличие от бензиновых, газогенераторные автомобили требовали более частого пополнения топливом. Догрузку топлива в бункер производили в течение дня во время погрузочно-разгрузочных работ или стоянок.
Обслуживание газогенераторной установки было трудоемким. Чистка зольника газогенератора автомобиля УралЗИС-352 предусматривалась через каждые 250 – 300 км. Через 5000 – 6000 км газогенератор требовал полной чистки и разборки. Трубы охладителя рекомендовалось прочищать раз в 1000 км специальным скребком, входившим в комплект инструмента для обслуживания газогенераторной установки. Нижний слой колец фильтра тонкой очистки необходимо было промывать, выгрузив из фильтра на поддон, через 2500 – 3000 км пробега автомобиля. Верхний слой колец допускалось промывать каждые 10 000 км струей воды через люк в корпусе фильтра.
Оксид углерода СО опасен для человеческой жизни, по этому перед проведением работ по обслуживанию требовалось открыто все люки проветрить газогенераторную установку в течение 5 – 10 минут.
Люди проявляли уже давно.
При этом существует мнение, что многие разработки — всего лишь «эхо» прошлого, которое сегодня потеряло актуальность.
Вовсе не так. Более того — все наоборот.
Цена на топливо растет постоянно
Высокая стоимость бензина и дизеля, а также дорожающий газ вынуждают переходить на более экономичные виды топлива.
Принцип действия здесь прост. Двигатель работает не на бензине, солярке или обычном газе (метане, пропане), а на газе, выделяемом при горении дерева.
Аппараты, которые позволяют выработать такой газ, носят название газогенераторов.
Кроме бытовой сферы, они пользуются большой популярностью и давно применяются в промышленности.
Что касается способов изготовления, то они различаются. В данной статье рассмотрим наиболее популярные из них.
Способ №1
В классическом исполнении газогенератор производится из следующих элементов:
1. Корпуса.
Данная часть конструкции является основной газогенератора. Внутри, как правило, устанавливаются основные комплектующие котла.
Собрать корпус можно из стальных листов или уголков. Все, что требуется — предварительно разметить их по чертежам и шаблонам.
2. Бункера.
Эта емкость предназначена для содержания альтернативного топлива, а именно дров, паллет или древесного угля.
Сделать бункер можно из листового проката, после чего он фиксируется в кожухе устройства.
Для компактности место под бункер выделяется прямо в корпусе. Единственное требование — разграничение двух узлов с помощью плит из низкоуглеродистой стали.
3. Камеры сгорания.
Данный элемент конструкции располагается у днища бункера. Главная задача узла — создание высокой температуры, поэтому в качестве материала для изготовления нужно использовать жаропрочную сталь.
Крышка бункера должна герметизироваться во избежание попадания внутрь кислорода.
4. Горловинной части камеры сгорания.
Особый участок, где происходит крекинг смол.
Данная деталь камеры должна отделяться от основной части корпуса с помощью специальных прокладок из асбеста.
5. Коробки воздухораспределителя.
Деталь, которая находится вне основного корпуса. При этом штуцер воздухораспределителя должен врезаться с помощью обратного клапана.
Назначение узла — обеспечение нормального поступления кислорода внутрь камеры сгорания.
Одновременно с этим происходит удерживание горючих газов в ней (камере).
6. Фильтрующих элементов и патрубка.
Задача этих элементов — объединить горловину камеры, в которой сгорает топливо, с другой камерой, где сгорают олефины.
7. Колосниковой решетки.
Изделия, которое будет выполнять функцию отделения дверей, лучков и углей в камере для сгорания.
К слову, дверца способствуют обеспечению нормального доступа внутрь корпуса.
После приготовления всех элементов производится сама сборка газогенерирующей установки.
Ниже представлена общая компоновка устройства на примере газогенератора УралЗИС — 352.
Последовательность действий заключается в следующем:
На завершающем этапе к корпусу котла стоит прикрепить водную «рубашку» со смонтированным на ней штуцером выпуска и подачи воздуха.
Именно в этой «рубашке» будет осуществляться циркуляция теплоносителя.
Размещение рубашки можно осуществлять в двух местах. Это может быть камера сгорания олефинов или сам корпус с двойными стенками.
Способ №2
При создании газогенератора для автомобиля основной упор делается не только на надежности и эффективности устройства, но и на его компактности.
За рубежом фильтр охлаждения, циклон и корпусная часть делаются из нержавейки, что позволяет использовать металл, имеющий вдвое меньшую толщину.
Естественно, такая конструкция получается много легче. В наших условиях для удешевления конструкции применяются старые пропанные баллоны или огнетушители.
Для изготовления наружной емкости часто используются баллоны для сжиженного пропана.
Изготовление внутренней части производится из ресивера грузовика, к примеру, КАМАЗа или ЗИЛа.
Особое внимание должно быть уделено колосниковой решетке — ее делают из тонкого металла, а патрубки — из обычных труб (главное — подобрать правильный диаметр).
Для изготовления крышки с крепежными элементами используется верхняя часть баллона. В крайнем случае, деталь можно выполнить из листовой стали.
Крышка уплотняется с помощью специального шнура, обработанного графитной пропиткой и выполненного из термостойкого асбеста.
Для изготовления грубого фильтра можно использовать старый огнетушитель или поступить еще проще — взять кусок трубы.
В нижней части должна быть сделана насадка в виде конуса, необходимая для отгрузки золы.
На верхней части торец должен плотно закрываться крышкой (как правило, она приваривается).
В саму крышку монтируется выходной патрубок, а с боковой части — еще один штуцер для подачи продуктов горения.
Выделяемые газогенератором газы имеют большую температуру, поэтому они требуют качественного охлаждения.
Этому есть две причины:
- во-первых, раскаленные до большой температуры газы, отличаются минимальной плотностью, что делает процесс его сжигания в цилиндрах ДВС практически нереальным;
- во-вторых, есть риск возникновения самопроизвольной вспышки в случае контакта газа с раскаленными элементами двигателя.
В процессе розжига важно обеспечить нормальное перемещение газа по тракту — эту работу берет на себя вентилятор.
Уже после пуска мотора рабочий состав перемещается за счет разрежения, поэтому в вентиляторе нет необходимости.
В качестве охладителя можно использовать стандартные радиаторы отопления. Главное — правильно их расположить и обеспечить максимальный контакт с воздушными массами.
В ряде случаев допускается монтаж биметаллических радиаторов.
Газовое топливо перед подачей в мотор должно очищаться — это обеспечивается с помощью специальных фильтров.
Нельзя забывать о еще одном важном элементе — смесителе. С его помощью происходит регулирование объема подаваемой газовоздушной смеси. Настройка производится с помощью заслонки.
Способ №3
Для реализации следующего способа необходимо подготовить трубку из нержавейки на 4.25 дюйма (14 сантиметров в длину) и бак на пять галлонов. Вместо трубы можно использовать старый огнетушитель.
В качестве прокладки можно использовать силиконовую прокладку, с помощью которой можно эффективно заделать все имеющиеся трещины и швы;
Loading...