Особенности конструкции газогенератора
Что характерно для всех типов газогенераторов, так это прохождение углекислого газа через разлагающийся уголь. Там газ отдаёт лишний кислород и становится оксидом углерода. Желательно, чтобы между камерой сгорания и радиатором, газ прошёл грубую фильтрацию от механических примесей в циклонном фильтре. В этом лабиринте может задержаться до 90% механических примесей и летучей пыли.
Принципиальная схема газогенератора
Роль радиатора нельзя недооценивать. Благодаря охлаждению, газ концентрируется и уменьшается в объёме. Это позволяет больше газа подать в ДВС. Потеря мощности двигателя во время работы от газогенератора во многом зависит от температуры поступающего в двигатель газа. Он обладает большой устойчивостью к детонации. Поэтому его надо охлаждать и охлаждать, чтобы сжимать и сжимать.
Очень компактно выглядит фильтр тонкой очистки, сваренный из двух канистр. Внутренний объём заполняется гранулированным шлаком и минеральной ватой. Эти компоненты очень хорошо очищают горючий газ. В нижней точке радиатора и фильтра тонкой очистки обязательно надо установить краны для стравливания конденсата. Газ остывает и очищается с выпадением росы. После пробега 200 км в этих ёмкостях накапливается порядка трёх литров жидкости.
Мотоцикл на газогенераторе
Все сварные швы и соединения должны быть герметичны. В случае утечки газов вы будете постоянно подбрасывать дровишки, а мощность двигателя и скорость автомобиля будут минимальными. Вся конструкция должна быть зафиксирована таким образом, чтобы не развалиться от вибрации на неровных дорогах.
Типы газогенераторов
- прямого процесса газогенерации;
- обратного;
- горизонтального.
Газогенераторы прямого процесса
Главной особенностью этого оборудования является то, что они могут работать на таких видах топлива, как полукокс и антрацит. Это топливо является небитуминозным. В плане конструкции агрегаты этого типа отличаются тем, что поступление воздуха в колосниковую решетку происходит с нижней части, а в верхней части осуществляется забор газа. Также необходимо отметить, что влага из топлива в таких установках не попадает в зону горения, поэтому она подводится туда специально. Мощность установки повышается при обогащении производимого газа водородом из воды.
Газогенераторы обратного процесса
- дрова;
- древесный уголь;
- отходы деревообработки.
У них тоже имеются свои отличия конструкции. Одним из главных является то, что в среднюю часть установки зону горения попадает воздух. Ниже этой зоны осуществляется забор газа. В большинстве таких установок отобранный газ используется для задач обогрева находящегося в бункере топлива.
Газогенераторы горизонтального процесса
Подобные установки также имеют свои отличия. В них воздух подводится сбоку, в нижнюю часть корпуса. Причем отметим, что его подача через фурмы происходит с высокой скоростью. Напротив фурмы присутствует газоотводная решетка, через которую производится отбор газа. Очень небольшой является активная зона газификация в установках этого типа. Она сосредоточена между концом фурмы и газоотводной решеткой. Такие агрегаты отличаются небольшим временем пуска, а также легкостью приспособления при смене режимов работы.
Монтаж
Газ, вырабатываемый установкой, ядовит и не имеет запаха. Поэтому автомобиль нельзя заводить в гараже, как вариант, он запускается на бензине и лишь позже переключается на газогенерацию.
- Все монтажные работы нужно проводить вне жилых строений.
- Специальная мастерская для работ должна иметь хорошую вентиляцию.
- Соединение трубопровода должен выполнять профессионал – утечка может дорого стоить!
- Если газогенераторной установкой планируется отапливать дом, монтируется система отвода дыма.
- Под установкой делается несгораемое основание. Не допускается расположение топочной камеры вблизи стен из горючих материалов.
Запасы топлива и первый старт
Чтобы наш газогенератор работал хорошо, надо позаботиться о дровишках. Высушенные брусочки 40х50х60 мм будут подходящими для нашего агрегата. Перед распиливанием надо очистить древесину от коры. Иначе будет много примесей смол.
Запас топлива для газогенератора
Проблема заготовки, сушки, распиливания дров может сойти на нет, если самому подготовить древесный уголь. Набиваете в бочку не распиленные дрова, поджигаете и накрываете крышкой. Присыпаете крышку слоем земли и оставляете на ночь. Утром у вас получится почти полная бочка древесного угля. Пересыпаете его в мешок, отделив от недогоревших головешек и угольной пыли.
Открываем крышку газгена и заполняем бункер. Смачиваем керосином фитиль и поджигаем. Фитиль должен быть настолько длинным, чтобы достать до углей в камере сгорания. Когда дровишки-угольки занялись, лучше будет, если вы им поможете разгореться сильнее. Наденьте на патрубок подачи воздуха какой-нибудь нагнетатель, например, небольшой вентилятор или компрессор.
Направленный поток воздуха сможет «раздуть» горение в камере. Открываем верхний кран сброса газов и посматриваем на цвет дыма. Как только дым стал более чистый и прозрачный, перекрываем его. Теперь смотрим на нижний кран сброса газов.
Если поток не горячий, значит, наша смесь остудилась и готова к закачиванию в ДВС. Поджигаем выхлоп и по цвету пламени определяем, насколько очищен газ. Если температура газовой смеси из газогенератора и цвет её пламени вас устраивает, то всё готово для запуска двигателя. Перекрываем нижний кран сброса газа и направляем смесь в двигатель.
Примите поздравления с первым запуском!
Конечно, вы не прекратите экспериментировать и установите дополнительные датчики. Краны, патрубки пустите по новому контуру. А может быть, даже разработаете эффективный фильтр тонкой очистки с применением водяной рубашки и проч. В любом случае не останавливайтесь на достигнутом!
Заводской газогенератор
Участвуйте в форумах, задавайте вопросы, копайтесь в библиотеках и на сайтах, отыскивайте интересные фото и видео про газогенераторы!
Удачи!
Из чего состоит пиролизный газ?
Порода древесины не влияет на состав смеси при пиролизе. Соответственно, береза, сосна и ель выделяют практически одинаковое количество всех вышеперечисленных газов. После пиролиза 1 куб. м дерева можно получить около 90 м3 неконденсирующегося газа.
Полезная теплота при сгорании 1 м3 неконденсирующегося газа, кДж/м3, вычисляется по формуле.
Для примера возьмем березу и сделаем расчёт калорийности газа:
Qнр=127,5*28,4%+108,1*3,0%+358,8*18,2+604,4*1,4=11 321,62 кДж/м3= 11,3 МДж/м3
Затем делим полученное число на 4,187. Таким образом, Qнр будет равен 2704 кКал/м3. Для сравнения калорийность природного газа составляет 8000 кКал/м3.
Преимущества и недостатки
Наряду с такими достоинствами газогенераторов, как независимость и продуктивность, отмечают ряд других, не менее значимых, преимуществ газогенерирующих установок:
- автономность – газовый генератор на твердом топливе спасает положение в тех случаях, когда отсутствует линия электроснабжения, затруднен подвоз газа в баллонах, нет возможности прокладки магистрального газопровода. Полученный горючий газ применяется для обеспечения работы электростанций и насосных установок, направляется на бытовые нужды, отопление жилых зданий, промышленных объектов,
- высокий уровень производительности – КПД газогенераторных установок на твердом топливе составляет 80-95%. К примеру, КПД обычных ТТ котлов не превышает отметку 60%,
- высокое октановое число – показатель варьируется в пределах значений 110-140,
- регулируемость процесса горения – в зависимости от модели устройства газификации одной закладки дров хватит для эффективной работы установки в течение 8-12 часов. В газгенах на дровах с верхним типом горения этот параметр варьируется до 25 часов. В случае с агрегатом газификации на угольном топливе одной закладки достаточно для обеспечения бесперебойной работы до 5-8 дней,
- возможность автоматизации работы установки – автоматизированный газогенератор способен работать без участия человека, процесс можно контролировать удаленно,
- экологичность – топливо сгорает полностью, коэффициент выброса вредных веществ в воздух определяется в минимальных значениях,
- высокий уровень безопасности прибора – это обеспечивается работой автоматики, также безопасность устройства обуславливается качеством материалов,
- несложность обслуживания и ухода – отсутствует необходимость в частых закладках топлива, чистка зольника и газохода проводится реже из-за особенностей работы генератора газа,
- нетребовательность к качеству топливных ресурсов – в зависимости от модели допускается использование дров 50% влажности, отдельные модели газгенов способны работать на свежесрубленной древесине. В агрегат можно загрузить дрова длиной 1 м и больше.
Помимо использования различных видов древесины и отходов деревообработки, в генераторах газа допускается утилизация пластмассы, резиновых изделий и других полимеров.
Недостатки генераторов газификации:
- дороговизна – цены на газген почти в 2 раза превышают стоимость твердотопливных механизмов,
- энергозависимость – не все модели газовых генераторов работают автономно. Так, для подсоса воздуха требуется установка электрического вентилятора,
- требовательность к рабочему процессу – при продолжительном использовании устройства на мощности ниже 50% работа сопровождается эффектом нестабильного горения, одним из последствий которого может стать накапливание в дымоходе дегтевого осадка.
Кроме этого, если температура обратки в системе опускается ниже отметки 60°C, в газоходе выпадает конденсат.
Как работает газогенератор
Чтобы понять, какая может быть польза от газогенератора в домашнем хозяйстве, надо разобраться в его принципе работы, а потом и устройстве. Тогда можно будет оценить затраты на его изготовление, а главное, какой удастся получить результат.
Итак, пиролизный газогенератор – это комплекс узлов и агрегатов, предназначенный для выделения смеси горючих газов из твердого топлива с целью его использования в двигателях внутреннего сгорания.
Если древесину сжигать в закрытом пространстве, ограничивая подачу кислорода, то на выходе можно получить смесь горючих газов. Вот их перечень:
- угарный газ (оксид углерода СО);
- водород (Н2);
- метан (СН4);
- прочие непредельные углеводороды (CnHm).
Эффективный дровяной газогенератор должен не просто вырабатывать горючую смесь, но и сделать ее пригодной к использованию. Поэтому весь цикл получения топлива для ДВС можно смело назвать технологическим процессом, состоящим из таких этапов:
- газификация: древесина даже не горит, а тлеет при подаваемом количестве кислорода в размере 33—35% от необходимого для полноценного сжигания;
- первичная грубая очистка: летучие частицы продуктов горения, что вырабатывают древесные газогенераторы после первого этапа, отделяются с помощью сухого вихревого фильтра – циклона;
- вторичная грубая очистка: производится в скруббере – очистителе, где поток горючего пропускается через воду;
- охлаждение: продукты сгорания с температурой до 700 ºС проходят его в воздушном либо водяном теплообменнике;
- тонкая очистка;
- отправка потребителю: это может быть закачка горючего компрессором в бак-распределитель либо подача в смеситель, а затем — сразу в ДВС.
Рассмотреть устройство и принцип работы газогенератора в промышленном исполнении можно на технологической схеме, представленной ниже:
Полный цикл получения газа достаточно сложен, поскольку включает в себя несколько различных установок. Самая основная – это газогенератор, представляющий собой металлическую колонну цилиндрической либо прямоугольной формы, имеющую сужение книзу. В колонне имеются патрубки для воздуха и выхода газа, а также лючок доступа в зольник. Сверху агрегат оборудован крышкой для загрузки топлива, дымоход к корпусу не присоединяется, он просто отсутствует. Процесс горения и пиролиза, проходящий внутри колонны, хорошо отражает схема газогенератора:
Не вдаваясь в тонкости химических реакций, проходящих внутри колонны, отметим, что на выходе из нее получается смесь газов, описанная выше. Только она загрязнена частицами и побочными продуктами горения и обладает высокой температурой. Изучив чертежи газогенераторов любой конструкции, можно заметить, что все остальное оборудование предназначено для приведения газа в норму. Воздух в зону горения подается принудительно тяговой или дутьевой машиной (простыми словами — вентилятором).
Надо сказать, что самодельный газогенератор на дровах делается домашними мастерами-умельцами не такой сложной конструкции и технология выделения газа в нем несколько упрощена, о чем будет рассказано ниже.
Место для установки газогенератора
Ваша газогенерирующая установка может иметь самые разные формы и размеры. Нет чётких требований к размерам. Есть лишь строгое требование изготавливать газген из металла не тоньше трёх миллиметров. В багажнике, на крыже, в кузове, на тележке – место для его установки вы определяете сами. От этого зависит, будет ли он компактным или же нет.
Газогенератор в багажнике
При выборе места для газгена нужно подумать не только о его внешних размерах, длине отводящих патрубков, размере фильтров и радиатора. Очень важный момент — это загрузка новой партии дров через верхнюю крышку. При работающем двигателе дозаправка происходит с выделением незначительного количества газов. Когда двигатель заглушен, а в газогенераторе продолжается горение, то загрузка дров сопровождается массивным облаком кремово-жёлтого цвета.
Ретро газогенератор
Расположить такой агрегат можно только снаружи, причём сзади. Газогенератор все-таки должен иметь открытый, свободный доступ. Конечно же, чем дольше вы планируете ездить без дозаправки, тем больше должны быть размеры бункера газогенератора. Все остальные составные элементы агрегата будут изготавливаться соразмерно бункеру.
На грузовом автомобиле газогенератор можно установить между кабиной и бортом автомобиля со стороны водителя. Трубы, фильтр грубой очистки, радиатор можно расположить за кабиной. Большой цилиндрической форсы фильтр тонкой очистки расположится по другую стороны кабины, за пассажирской дверью. Чтобы было удобно сливать конденсат, подводящие патрубки и дренажные краны стоит вывести ниже фильтра тонкой очистки.
Газогенератор на грузовом автомобиле
На легковом автомобиле лучше устанавливать этот агрегат на открытой площадке. Будет ли для этих целей модифицирован багажник, приварена выносная площадка или оборудовано специальное прицепное устройство – дело ваше. Устанавливать газогенератор под крышкой багажника нежелательно. Вам не удастся избежать попадания в салон газов и дыма, ну и, конечно, угольной и прочей пыли.
Как соорудить самостоятельно
Схема газогенератора. (Для увеличения нажмите)
Сделать газовой дровяной генератор своими руками не так уж и сложно.
Для начала необходимо разобраться с принципом его работы, устройством, схемой, затем следует начертить чертежи будущего источника энергии и начинать подбор необходимых материалов.
Каждый газовый генератор должен включать в себя:
- опорную конструкцию;
- бункер, в котором будет находиться древесное или другое топливо;
- камерой, где происходит процесс горения;
- фурмы для подачи дутья;
- воздухораспределительные коробки;
- газопровод;
- циклон для фильтрации выходящего газа от пыли и мелких частиц и различных поперечных решеток, используемых для очистки;
- охладитель;
- баллон для сбора газа и его дальнейшего распределения;
- колосниковую решетку для поддержки угля.
Таким образом, установка газогенератора в домашних условиях довольна проста, самому построить такую машину не так уж и сложно, однако придется потратить много времени.
Также gazgen можно устанавливать на моторы авто и тракторов, требующие много топлива.
Домашние бытовые мини-теплогенераторы все чаще встречаются в домах из-за простоты устройства и низкой цены монтажа и обслуживания, потому что древесина является очень доступным видом топлива.
Также можно устанавливать небольшие электростанции вместе с парогенераторами, которые будут вращать турбину, для получения электричества. Процесс изготовления самодельных агрегатов не очень трудоёмок.
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:
- подготовьте все узлы, упомянутые выше;
- собирайте корпус;
- монтируйте в основном корпусе бункер, обустроенный камерой сгорания. Одновременно с этим газогенератор нужно дополнить поддувалом и колосниками;
- объединяйте горловинную часть камеры, где сгорает топливо с камерой горения олефинов (делается это с помощью патрубка). Для большей надежности в патрубок должна быть выведена система охлаждения (ее монтаж производится вне основного корпуса);
- сверху корпуса монтируйте коробку распределителя воздуха. Одновременно подготовьте ввод олефинов внутрь камеры (для этого используйте обратный клапан);
- устанавливайте дверцу (вход в бункер) на надежные петли, а также делайте специальные люки в камеры сгорания;
- готовую конструкцию дополняйте дымоходом и воздушным компрессором.
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.
Схема работы газогенератора.
Образец газогенератора на базе автомобиля ВАЗ.
Дровяной газогенератор своими руками
Если вам требуется газогенератор, то необязательно приобретать его в магазине. Изготовить это оборудование можно своими руками.
Материалы
Чтобы изготовить газогенератор своими руками, необходимо заранее подготовить необходимые материалы:
- бочка;
- трубы;
- фильтры тонкой и грубой очистки;
- вентилятор.
Вы можете построить своими руками как обычный газогенератор на дровах, так и пиролизный. Последний отличается тем, что в составе своей конструкции имеет две камеры сгорания. В первой происходит сгорание топлива и образуется газ. В другой сгорает газ и располагается теплообменник. Если вы хотите сделать своими руками пиролизный котел, то при работах в его конструкцию нужно установить дополнительную камеру, расположив её в верхней части корпуса. Теплообменник тоже должен находиться в верхней части установки. В некоторых случаях монтаж теплообменника производится сбоку. Также необходимо помнить о том, что вторая камера газогенератора пиролизного типа может располагаться не только сверху.
Выполняя работы по сборке дымохода, необходимо выполнять все операции в последовательности, обратной движению дыма. В этом случае на его стенках будет образовываться гораздо меньше отложений. Сам же он должен быть разборным, чтобы в случае необходимости его можно было почистить. Вокруг установки должно быть достаточно свободного пространства, поскольку в процессе работы он серьезно нагревается. После того как монтаж котла будет завершён, необходимо выбрать оптимальный режим работы, при котором будут сгорать все смолы.
Создание газгена на дровах своими руками
Пример чертежа
Учитывая дороговизну готовых агрегатов, рассматривают вариант собственноручного изготовления. На подготовительном этапе составляют чертежи автономного генератора газа.
Электричество из газа получают, собрав конструкцию по схеме:
- Корпус. Основу агрегата собирают из стальных листов, детали размечают по размерам из чертежа.
- Бункер. Резервуар предназначен для складирования паллет, дров. Делают из железных листов, крепят в корпусе, узлы разграничивают плитой из низкоуглеродистого металла.
- Топочная камера. Ее ставят у бункера внизу. Материалом служит жаропрочное железо, а крышку герметизируют прокладкой, чтобы не попадал кислород.
- Горловинный отсек. Здесь совершается крекинг смол, поэтому область отделяют асбестовыми прокладками от основного корпуса.
- Воздухораспределительная коробка. Ставят вне кожуха, а штуцер врезают с применением обратного клапана.
Горловину стыкуют с топкой с помощью патрубка и фильтров.
Необходимые материалы и инструменты
Нужны листы низкоуглеродистой стали, готовят жаропрочные уплотнители для крышек, горловины. Чаще используют асбест, но его считают вредным для здоровья, поэтому берут другие виды (силикон, силикаты). Для топки успешно применяют старый газовый баллон или железную бочку.
Потребуются инструменты:
- сварочный аппарат;
- электрическая дрель, болгарка;
- молоток, тиски, зубило, плоскогубцы;
- рулетка, керн по металлу, угольник, уровень.
Для нагнетания воздуха готовят вентилятор, детали крепят сваркой, в отдельных местах применяют болты с гайками. Фильтрационный блок делают из корпуса б/у огнетушителя. Для колосников берут жаропрочные железные пруты или применяют готовые изделия по размеру.
Этапы работы
Самодельный газогенератор
Вначале собирают корпус, вверху устанавливают в него бункер для дров (кубатура около 60 – 70 литров). Емкость для альтернативного топлива внизу оснащают камерой сгорания. Фильтр делают в виде зигзагообразного коллектора, монтируют кран для отведения конденсата.
Дальнейшие этапы работы:
- устанавливают колосники;
- патрубком соединяют топливную камеру с отсеком сгорания олефинов;
- в патрубок выводят охладительную систему, которая расположена снаружи кожуха;
- сверху установки монтируют воздухораспределительную коробку, устанавливают обратный клапан.
Для дверок берут надежные петли. Готовый генератор подключают к дымоходу.
Охлаждение и очистка газа
Для результативной работы регулируют подвод воздуха, удаление газов. В составе газовой смеси есть негорючие компоненты: О2, Н2О, СО2, N2. Эти вещества расцениваются как балласт, поэтому в итоге нужно от них избавляться.
На выходе газовую массу очищают от примесей:
- частиц угля;
- сажи;
- спекшихся элементов.
Очистители бывают сухие динамические, поверхностные мокрые, промывательные жидкостные. Для эффективности применяют камеры грубого и тонкого очищения.
Охлаждение газа относится к необходимым технологическим процедурам, чтобы не возникали температурные напряжения. Система включает несколько воздушных охладителей вместе с вентиляторами.
Вентилятор розжига
Генератор разжигают за счет тяги, которая создается в вытяжной трубе из-за разницы давления.
Процесс может быть запущен:
- вентилятором;
- самотягой.
Смеситель
Этот узел устанавливают для координации пропорции подаваемой газовой смеси. Древесный газ отличается теплотой сгорания 4,5 МДж/м³, а природный газ — 34 МДж/м³. Поэтому концентрация воздуха и топлива должна быть урегулирована, что происходит при использовании заслонки.
Очищенная смесь поступает в смеситель, одновременно подается некоторый объем воздуха. Эта масса становится пригодной для применения в качестве водяного подогревателя для бытовых нужд, в виде топлива для ДВС. Смеситель оснащен заслонками для количественной и качественной координации состава газа.
