Газогенераторный двигатель на дровах


Промышленной или самодельной установкой является газогенератор на дровах, который позволяет получать горючий газ для использования в качестве энергоносителя для двигателя внутреннего сгорания.

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
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
Схема работы газогенератора

В процессе тления дров при высоких температурах выделяются:

  1. Горючие газы:
    • оксид углерода (угарный газ);
    • метан;
    • водород;
    • различные непредельные углеводороды.
  2. 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
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
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.

газогенератор в автомобиле
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
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 внутри
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.

крепление трубы к бочке
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 для газогенератора
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.

Видео по теме:


Источник: ProfiTeplo.com

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.

установка ,вырабатывающая газ

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.

Для справки. Конструкции генераторов отличаются друг от друга в зависимости от вида сжигаемого твердого топлива, мы рассмотрим самую актуальную из них – на дровах.

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).

Примечание. В  смеси присутствуют также негорючие балластные газы: двуокись углерода (углекислый газ), кислород, азот и водяные пары.

газогенератор на дровах

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:

устройство и принцип работы газогенератора

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:

процесс горения и пиролиза

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).

газогенераторная установка

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.

Мифы о газогенераторных установках

На просторах интернета часто встречается множество необоснованных утверждений о работе подобных агрегатов и дается противоречивая информация об использовании газогенераторов. Попытаемся все эти мифы развеять.

Миф первый звучит так: КПД газогенераторной установки достигает 95%, что несоизмеримо больше, нежели у твердотопливных котлов с эффективностью 60—70%. Поэтому отапливать дом с ее помощью куда выгоднее. Информация некорректна изначально, нельзя сравнивать бытовой газогенератор для дома и твердотопливный котел, эти агрегаты выполняют разные функции. Задача первого – вырабатывать горючий газ, второго – нагревать воду.

газогенератор

Когда говорят о генерирующем оборудовании, то его КПД – это отношение количества полученного продукта к объему газа, что возможно выделить из древесины теоретически, помноженное на 100%. Эффективность котла – это отношение вырабатываемой тепловой энергии дров к теоретической теплоте сгорания, также умноженное на 100%. Кроме того, извлечь из органики 95% горючего топлива может далеко не каждая биогазовая установка, не то что газогенератор.

Вывод. Суть мифа в том, что массу либо объем пытаются через КПД сопоставить с единицами энергии, а это недопустимо.

Обогревать дом проще и эффективнее обычным пиролизным котлом, что таким же способом выделяет горючие газы из древесины и тут же их сжигает, используя подачу вторичного воздуха в дополнительную камеру сгорания.

Миф второй – в бункер можно закладывать топливо любой влажности. Загружать-то его можно, да только количество выделяемого газа падает на 10—25%, а то и более. В этом отношении идеальный вариант — газогенератор, работающий на древесном угле, что почти не содержит влаги. А так тепловая энергия пиролиза уходит на испарение воды, температура в топке падает, процесс замедляется.

Миф третий – затраты на обогрев здания снижаются. Это нетрудно проверить, достаточно сравнить стоимость газогенератора на дровах и обычного твердотопливного котла, тоже сделанного своими руками. Плюс нужно водогрейное устройство, сжигающее древесные газы, например, конвектор. Наконец, эксплуатация всей этой системы отнимет немало времени и сил.

Вывод. Самодельный газогенератор на дровах, сделанный своими руками, лучше всего использовать совместно с двигателем внутреннего сгорания. Именно поэтому домашние умельцы приспосабливают его для генерации электроэнергии в домашних условиях, а то и прилаживают установку на автомобиль.

автомобиль с газовым генератором

Автомобильный газогенератор

Надо понимать, что газогенератор для автомобиля должен быть достаточно компактным, не слишком тяжелым и в то же время эффективным. Заграничные коллеги, чьи доходы не в пример выше наших, делают корпус генератора, циклон и фильтр охлаждения из нержавеющей стали. Это позволяет брать толщину металла вдвое меньше, а значит, и агрегат выйдет намного легче. В наших реалиях для сборки газогенератора применяют трубы, старые баллоны от пропана, огнетушители и прочие подручные материалы.

Ниже показан чертеж газогенератора, устанавливаемого на старые грузовики УралЗИС-352, по нему и надо ориентироваться при сборке агрегата:

схема газогенератора

Наружную емкость наши мастера чаще всего делают из баллонов для сжиженного пропана, внутреннюю можно сделать из ресивера грузового автомобиля ЗИЛ или КаМАЗ. Колосниковая решетка выполняется из толстого металла, патрубки – из соответствующего диаметра труб. Крышку с фиксаторами можно изготовить из отрезанного верха баллона либо из листовой стали. Уплотнение крышки – шнур из асбеста с графитной пропиткой.

Грубый фильтр – циклон для авто делают из старого огнетушителя либо простого отрезка трубы. Снизу трубы выполняется конусная насадка со штуцером для выгрузки золы, сверху торец закрывается наглухо привариваемой крышкой. В нее врезается выходной патрубок для очищенных газов, а сбоку – второй штуцер, куда будет осуществляться подача продуктов горения. Функциональная схема циклона в разрезе показана на рисунке:

функциональная схема циклона

 

Поскольку автомобильный газогенератор выдает газы с высокой температурой, их требуется охлаждать. Причины две:

  • раскаленное газообразное топливо имеет слишком малую плотность и поджечь его в цилиндрах ДВС будет непросто;
  • существует опасность самопроизвольной вспышки при контакте с горячими поверхностями мотора.

Движение газов по всему тракту во время розжига обеспечивает вентилятор, а после пуска мотора в системе появляется необходимое разрежение, вентилятор отключается.

применение радиаторов отопления

Для охлаждения мастера-умельцы применяют обычные ребристые радиаторы отопления, располагая их на автомобиле таким образом, чтобы они максимально обдувались воздухом во время движения. Иногда даже используются современные биметаллические радиаторы. Перед попаданием в газогенераторный двигатель топливо требует тонкой очистки, для этого используют разного рода фильтры на свое усмотрение. Все узлы объединяются в одну установку в соответствии со схемой:

объединение всех узлов генератора

И последняя деталь – смеситель, нужен для регулирования пропорций газовоздушной смеси. Дело в том, что древесный газ имеет теплоту сгорания всего 4.5 МДж/м3, в то время как используемый в автомобилях природный газ — целых 34 МДж/м3. Следовательно, пропорции топлива и воздуха должны быть другими, их потребуется настроить заслонкой.

применение смесителя

Заключение

Невзирая на всю привлекательность идеи сжигания дров вместо бензина в современных условиях она практически нежизнеспособна. Долгий розжиг, езда на средних и высоких оборотах, влияющая на ресурс ДВС, отсутствие комфорта, — все это делает действующие установки обычными диковинками, не находящими широкого применения. А вот сделать газогенератор для домашней электростанции – совсем другой вопрос. Стационарный агрегат совместно с переделанным дизельным ДВС может оказаться отличным вариантом электроснабжения дома.

Полезная статья в тему про изготовление древесного угля.

Источник: cotlix.com

Принцип действия дровяных газогенераторов

Быстрое сжигание дров на открытом воздухе дает, главным образом, некоторое количество полезного тепла. Но совсем иначе древесина ведет себя при так называемом пиролизном сжигании, т.е. при горении в присутствии очень малого количества кислорода.

В такой ситуации наблюдается не столько горение, сколько тление древесины. А полезным продуктом этого процесса является не тепло, а горючий газ.

Газогенераторы некогда активно использовались в качестве поставщика топлива для авто. И сейчас можно изредка встретить машины, работающие на вырабатываемом ими газе:

При медленном горении древесины на выходе получается смесь, содержащая следующие продукты:

  • метан (СН4);
  • водород (Н2);
  • оксид углерода (он же СО или угарный газ);
  • различные предельные углеводы;
  • углекислый газ (СО2);
  • кислород (О2);
  • азот (N);
  • водяной пар.

Только часть этих ингредиентов является горючими газами, все остальное – это загрязнения или негорючий балласт, от которого лучше избавиться. Поэтому нужно не просто сжечь дерево в специальной установке, но и очистить результат, а также охладить полученную газовую смесь.

В условиях промышленного производства этот процесс включает следующие этапы:

  1. Сжигание твердого топлива в присутствии малого (около 35% от нормы) количества кислорода.
  2. Первичная грубая очистка, т.е. отделение летучих частиц в циклонном вихревом фильтре.
  3. Вторичная грубая очистка, при которой газ очищается с помощью водяного фильтра, используется так называемый скруббер-очиститель.

Самодельные устройства для использования в домашних условиях выглядят проще и места занимают меньше, но принцип их работы, а также конструкция очень похожи. Перед началом изготовления такого устройства необходимо все хорошо продумать, а также составить или найти проект агрегата.

На просторах интернета имеется немало рекомендаций о том, как сделать самодельный древесный газогенератор. Некоторые из них снабжены вполне реальными для воплощения чертежами.

Мастера, которым уже удалось в какой-то мере осуществить этот увлекательный процесс, отмечают, что времени и сил может понадобиться немало. Возможно, придется выполнить не одну переделку и осуществить целый ряд экспериментов, чтобы получить агрегат с приемлемыми характеристиками.

Преимущества и недостатки системы

Газогенераторы исключительно удобны в использовании. Если агрегат сделан правильно, с соблюдением всех требований техники безопасности, в него можно загружать топливо очень редко. Например, загружать в камеру дрова можно только один раз в день, а если в качестве топлива используется древесный уголь, достаточно будет и одного раза в неделю.

Но это относится, скорее, к устройствам промышленного изготовления. Конечно, работу самодельного газогенератора следует тщательно контролировать. Температура горячего газа может быть очень высокой, опасность возникновения пожара также существенно возрастает.

Древесина – доступный материал. В загрузочную камеру газогенератора можно подавать и дрова, и щепу, и прессованные опилки, и любые отходы древесной промышленности, и целлюлозосодержащие материалы. Прекрасно подходит в качестве топлива сухой и легкий древесный уголь. Если размеры бункера позволяют, в него можно загружать дрова даже без предварительной колки, целиком.

Полученный в результате горения продукт, горючий газ, можно использовать для решения различных задач: обогрева дома, работы ДВС автомобиля, даже для выработки электроэнергии. Но стоит вспомнить и о “минусах” этого полезного устройства.

Для начала, промышленная модель газогенератора, надежная, безопасная и удобная, стоит достаточно дорого. Не всякий владелец дома или дачи может позволить себе подобный агрегат. Но и создание самодельного газогенератора даже из подручных материалов может вылиться в кругленькую сумму.

Не всегда можно использовать для него любые подручные материалы. Все части агрегата должны быть очень прочными и способными переносить высокую температуру. В обязательном порядке понадобится сварочный аппарат, а также навыки работы с ним. Металл придется и резать, и варить.

Рассчитывая, во что обойдется создание самодельного газогенератора на опилках, следует учесть и расходные материалы. Понадобится чугун для создания колосника, вполне возможно, что для изготовления крышки придется найти или купить специальную рессору.

Необходимы также жаропрочные прокладки для люков, для соединения отдельных элементов устройства и т.п. Перед изготовлением газогенератора нужно тщательно все просчитать.

Еще одна статья расходов на газогенератор – это электроэнергия, которая необходима для принудительной подачи воздуха в камеру сгорания. Если по какой-то причине электричество будет отключено, газогенератор не сможет работать.

Такая ситуация недопустима, поскольку снижение температуры горения может привести к загрязнению устройства дегтем. В результате придется останавливать процесс, чистить газогенератор, а потом запускать его снова.

Хотя кажется, что загрузить газогенератор можно чуть ли не любым топливом, все же следует помнить, что оно должно постепенно, по мере сгорания, опускаться вниз по бункеру. Поэтому дрова для генератора следует подготовить, разрубив их на более-менее одинаковые по размеру элементы.

Изготовление устройства своими руками

Сначала следует определиться, для каких целей будет изготовлен газогенератор: для дома или для автомобиля. В последнем случае приоритет отдается низкому весу и компактным размерам. Лучший материал для автомобильного газогенератора – нержавеющая сталь, дорогая, но прочная и легкая. А вот для дома делают большое устройство из подручных материалов, которые и найти проще, и стоят они дешевле.

Разберем пример изготовления газогенератора для обеспечения топливом мотоцикла:

Для поставки в бензиновый двигатель газообразного горючего его следует охладить, очистить и смешать с воздухом в подходящих пропорциях. Для этого агрегат требуется оборудовать вентилятором для розжига, циклоном, фильтром, смесителем и охладителем.

Осталось дополнить самодельный генератор газа устройствами, обеспечивающими нормальную работу, и решить вопросы с установкой его на мотоцикл с коляской.

Конечно, чем ближе размеры и конфигурация самодельного газогенератора к промышленной модели, тем более эффективно будет работать устройство. Сделать в домашних условиях точную копию газогенератора, изготовленного на заводе, затруднительно, да и не обязательно.

Проще скопировать готовый самодельный агрегат, попросив его у знакомых, друзей, а то и просто воспользовавшись информацией в интернете.

Сначала изготавливают основные узлы газогенератора, затем их собирают в одно целое устройство. Чтобы сделать такое устройство, необходимо подготовить следующие элементы:

  1. Корпус.
  2. Бункер для топлива.
  3. Камеру сгорания.
  4. Горловину камеры сгорания.
  5. Воздухораспределительный узел.
  6. Фильтровочный узел.
  7. Патрубок камеры сгорания.
  8. Колосниковую решетку, дверцы и другие подобные элементы.

Корпус, который иногда называют камерой заполнения, может иметь как цилиндрическую, так и кубическую форму. Поэтому у мастера есть два варианта для его изготовления: использовать подходящую металлическую емкость, слегка ее модифицировав, или сделать корпус “с нуля” из уголка и листового металла.

Подобным же образом делается бункер для твердого топлива, т.е тоже из металлического листа и уголка. Позднее бункер закрепляют внутри корпуса, поэтому его размеры должны быть соответствующими. Впрочем, иногда проще превратить в бункер часть корпуса газогенератора. Для этого часть пространства отделяют с помощью металлических плит.

Подходящий для внутренностей газогенератора на дровах материал – сталь с низким содержанием углерода. Корпус следует накрыть плотно прилегающей крышкой. Герметизация – важное условие правильной работы генератора, поскольку именно таким путем обеспечивается поступление ограниченного количества кислорода.

Самодельный газогенератор – это достаточно тяжелое устройство, следует позаботиться о его устойчивости. Для этого к нижней части корпуса приваривают прочные ножки. Отдельного внимания заслуживает крышка, через которую осуществляют загрузку топлива.

Порой она бывает тяжелой и поднять ее самостоятельно не просто. Чтобы решить проблему, можно использовать специальную амортизационную рессору.

Для камеры сгорания понадобится особая жаропрочная сталь, поскольку именно здесь происходит горение топлива при очень высоких температурах. Впрочем, для этих целей можно успешно использовать пустой баллон от бытового газа. Подойдет и новая емкость, и бывшая в употреблении.

Металлическую горловину камеры сгорания, в которой осуществляется еще один важный процесс – крекинг смол – следует отделить от остальных элементов специальными жаростойкими прокладками. Вполне подходящим для этого материалом считается асбест, но лучше использовать более современные и безопасные материалы.

Воздухораспределительный узел соединяют с конструкцией с помощью штулцера, рядом с которым устанавливают обратный клапан. Задача этого элемента – регулировать поступление воздуха к топливу и не допускать утечку полученного горючего газа, ради которого и затевалось создание генератора.

Между воздухораспределительной коробкой и средней частью камеры сгорания должны находиться специальные калибровочные отверстия-фурмы. После камеры сгорания ставят систему фильтров, чтобы очистить полученную газовую смесь от загрязнений. Колосниковая решетка предназначена для очистки камеры сгорания.

Ее обычно выполняют из чугуна. Чтобы облегчить процесс очистки, среднюю часть колосника можно сделать подвижной или съемной. Дверцы обеспечивают доступ в различные отделы газогенератора и служат для загрузки дров, очистки камеры сгорания и т.п. Конечно, все такие дверцы должны быть герметичными и уплотненными с помощью термостойких прокладок.

Внизу монтируется патрубок, по которому полученная газовая смесь поступает в фильтровочный узел, а затем в охладитель. Для изготовления небольшого циклонного фильтра можно использовать корпус старого огнетушителя или другую металлическую емкость подходящего размера и конфигурации.

Работает он таким образом: в верхнюю часть циклона нагнетается загрязненный горячий газ. Затем в круглом корпусе он начинает вращаться. Под действием центробежных сил частички загрязнений перемещаются в нижнюю часть устройства и покидают его через отверстие для выгрузки. Очищенный газ выходит через еще одно отверстие в верхней части фильтра.

В домашних условиях в качестве охладителя можно использовать обычный радиатор или изготовить специальный змеевик. Горячий газ движется по такой длинной конструкции и постепенно остывает. При желании можно организовать водяное охлаждение.

Считается, что бытовой газогенератор способен “переварить” древесину любой влажности, даже 50%, что характерно для свежесрубленного дерева. На практике получается, что чем выше влажность топлива, тем ниже эффективность работы газогенератора. Не рекомендуется загружать в устройство топливо, влажность которого превышает 20%.

Исправить ситуацию позволит небольшая модификация устройства. От патрубка камеры сгорания следует провести кольцевой газопровод, поместив его в пространстве между стенками корпуса и наружной стороной камеры загрузки.

В результате часть тепловой энергии будет передана топливу, что позволит снизить его влажность. Кроме того, на охлаждение понадобится меньше времени, и КПД генератора возрастет.

Ценная информация по газогенераторам

Иногда ожидания владельцев частных домов, задумавшихся о приобретении или самостоятельном изготовлении газогенератора, оказываются слишком радужными по сравнению с реальной ситуацией.

Бытует мнение, что КПД газогенератора, составляющее около 95%, значительно превышает КПД обычного напольного газового котла, который достигает 60-70%. Эти цифры в целом верны, но сравнивать их некорректно.

Первый показатель отражает эффективность производства горючего газа, а второй – количество тепла, полученного при работе котла. В обоих случаях сгорает древесина, но результат этого процесса качественно различается. Если в дальнейшем полученный путем пиролизного сгорания древесины горючий газ будет использован для обогрева жилища, такое сравнение можно будет провести.

Стоит помнить также, что самодельные газогенераторы, хотя они и могут работать с высокой отдачей, редко бывают столь же эффективными, как и промышленные модели. Этот момент следует учесть еще на этапе проектирования агрегата и расчетов стоимости проекта и его ожидаемой эффективности.

Если необходимость создания газогенератора обусловлена только желанием улучшить систему отопления дома, стоит обратить внимание на похожее устройство – пиролизный котел, который работает на очень схожих принципах. Главное его отличие от газогенератора состоит в том, что полученный газ немедленно сжигается, а полученная энергия используется для подогрева теплоносителя в системе отопления дома.

В таком устройстве монтируют дополнительную камеру сгорания, в которую необходимо организовать отдельную подачу воздуха. Если же нужно обогревать дом с помощью газогенератора, понадобится еще выбрать конвектор для отопления. Это увеличит расходы на модернизацию или обустройство отопления. Необходимо просчитать, стоит ли в таком случае овчинка выделки?

Важный момент – правильное обслуживание газогенератора в процессе его эксплуатации. Реклама утверждает, что это универсальное устройство, в котором сгорает все: от опилок до свежесрубленного дерева.

Но реклама умалчивает о том факте, что при загрузке влажного сырья количество полученного горючего газа может сократиться на 25% или больше.

Оптимальным топливом для газогенератора, по мнению специалистов, является древесный уголь. При его сгорании на испарение влаги уходит минимальное количество энергии, что позволяет ускорить процессы пиролиза.

Владельцы автотранспорта могут рассчитывать на газогенератор не только для обогрева, но и для работы своего транспортного средства. действительно, в Европе немало автомобилистов вполне успешно приспособили свой транспорт для работы на дровах. Но чаще всего это компактные и прочные устройства, изготовленные из тонкой и прочной нержавеющей стали.

Стоимость таких агрегатов, даже изготовленных самостоятельно, совсем не маленькая. В российских реалиях газогенераторы для автомобилей изготавливают из подручных средств и устанавливают на грузовой автотранспорт.

Эффект от их работы невысок, обычно наличию такого агрегата сопутствуют такие явления как длительный розжиг, необходимость постоянной работы двигателя на высоких или средних оборотах, что способствует его скорому износу.

Интересный вариант использования газогенератора в частных домовладениях – использование горючего газа для домашней электростанции. Реализуют такой проект с помощью дизельного двигателя внутреннего сгорания.

Выводы и полезное видео по теме

На этом видео продемонстрирован процесс работы самодельного газогенератора:

Здесь представлен интересный опыт по созданию самодельного газогенератора с учетом сделанных ошибок:

Это вариант компактного газогенератора, предназначенного для установки на транспортное средство:

Изготовить своими руками жизнеспособный газогенератор не так уж и просто. Чаще всего такие агрегаты делают для автомобилей, но и в домах они вполне эффективны. Умелому мастеру, который не боится сложностей и готов к экспериментам, эта задача вполне по силам.

Если в ходе ознакомления с информацией у вас появились вопросы или есть рекомендации по собственноручной сборке дровяного газогенератора, пожалуйста, оставляйте свои комментарии ниже.

Источник: sovet-ingenera.com

Устройство и принцип работы газогенератора на дровах

В обычных условиях, при свободном доступе кислорода, процесс сжигания дров сопровождается выделением некоторого количества тепла. Но когда кислорода недостаточно для активного горения, дрова тлеют с образованием древесного газа, который включает горючие газы CO (оксид углерода), H2 (водород), CH4 (метан) и непредельные углеводороды без смол. Также на выходе образуются негорючие вещества: CO2, O2, N2, H2O, которые являются балластом, в конечном счете газовую смесь от них нужно очистить.

Газогенератор устроен следующим образом:

  • Корпус выполнен из стали чаще всего цилиндрической формы. Имеется камера заполнения, в которую загружается топливо. Камера установлена внутри корпуса и закреплена болтами. Люк загрузочной камеры снабжен уплотнителем.
  • Камера сгорания устанавливается в нижней части, изнутри она бывает керамической. В ней топливо сгорает. Крекинг смол происходит в нижней ее части – там расположена горловина из хромистой стали с асбестовым шнуром, который играет роль уплотнительной прокладки между ней и корпусом.
  • Воздух подается в камеру сгорания через отверстия, соединённые с воздухораспределительная коробкой, так называемые фурмы. На выходе из камеры устанавливается обратный клапан во избежание выхода горючего газа. Установленный на входе вентилятор позволяет увеличивать мощность двигателя или сжигать в дровяном газогенераторе топливо влажностью более 50%.
  • Колосниковая решетка размещена в нижней части газогенератора и предназначена для удержания раскаленных углей. В ней предусмотрены отверстия, через которые зола проваливается в зольник. Средняя её часть подвижна, чтобы её можно было очищать.
  • Есть несколько загрузочных люков: верхний с амортизатором, который приподнимает крышку при избыточном давлении, и два боковых: один выше – для добавления топлива в зону восстановления, а другой ниже – для удаления золы.
  • За корпусом располагают фильтр циклонного вихревого типа. Здесь осуществляется грубая очистка газа. Затем газовая смесь охлаждается в охладителе, поступает в фильтр тонкой очистки. После фильтра она направляется в смеситель, где насыщается воздухом. Потом газовоздушная смесь поступает к месту использования.

Трубопровод, по которому газ транспортируется к месту непосредственного использования, чаще всего подсоединяют к патрубку, установленному в зоне восстановления. Пока газ горячий на выходе из газогенератора, он может использоваться для подогрева воды, подсушивания дров в камере загрузки. Например, в последнем случае трубу пропускают между корпусом газогенератора и бункером заполнения.

Горючий газ в газогенераторе получается следующим образом:

  1. В верхней части камеры загрузки температура находится на уровне 150–200°C. Благодаря тому, что организован кольцевой трубопровод, по которому проходит горячий газ, только что вышедший из газогенератора, дрова здесь подсушиваются.
  2. Средняя часть бункера – зона сухой перегонки. На этом уровне топливо обугливается при температуре 300–500°C без доступа воздуха. Из топлива выделяется смола и кислоты.
  3. В зоне горения, которая расположена ниже камеры сгорания, температура поддерживается на уровне 1100–1300°C. Обугленное топливо, а также выделившиеся из него смолы и кислоты благодаря подаче воздуха сгорают с образованием газов CO и CO2.
  4. Зона восстановления расположена выше зоны горения: между ней и колосниковой решеткой. Газ CO2, который образовался в зоне горения, поднимается вверх, преодолевает раскаленный уголь и взаимодействует с углеродом угля, таким образом восстанавливаясь до образования окиси углерода. Кроме CO, также образуется CO2 и H2.

На выходе из зоны восстановления смесь газов охлаждается, затем очищается от уксусной и муравьиной кислоты, частиц золы и смешивается с воздухом.

Типы газогенераторов

Различают газогенераторы прямого, обратного и горизонтального процесса. В газогенераторах с прямым типом газогенерации воздух подается снизу через колосниковую решетку, а газ забирается сверху. Такой газогенератор оптимально подходит для сжигания угля полукокса и антрацита. Мощность генератора повышается за счет обогащения газа водородом из воды.

Газогенератор обратного процесса отличается тем, что воздух подается в зону горения, в среднюю часть, а забирается газ из зольника, ниже зоны горения. В таком газогенераторе обычно газ используется для подогрева дров. Прибор оптимально подходит для сжигания топлива, содержащего смолы: древесных отходов, дров, древесного угля.

В газогенераторах горизонтального процесса воздух подается сбоку, внизу, причём на выходе воздухозаборной камеры устанавливается вентилятор для нагнетания воздуха. Активная зона занимает небольшое место – между отверстием фурмы и газоотводной решеткой. Такой генератор быстро разогревается и реагирует на изменение режимов работы.

Пиролизный котел имеет усовершенствованную конструкцию по сравнению с простым газогенератором. У него две камеры сгорания: в первой из них сгорает топливо и образуется горючий газ, а в другой газ сгорает и тепло передается теплоносителю. Чтобы превратить газогенератор в пиролизный котёл, нужно добавить еще одну камеру сгорания и теплообменник.

Схема действия пиролизного газогенератора такова:

  1. Воздух подается в камеру сгорания через регулируемое окно камеры первичного забора воздуха до тех пор, пока дрова не разгорятся.
  2. Подача кислорода уменьшается. Котел переходит в режим газогенерации, дрова начинают медленно тлеть. Этого добиваются с помощью автоматического регулятора, который уменьшает доступ воздуха в топку.
  3. В результате начинает выделяться пиролизный газ. Он поступает в камеру дожигания.
  4. Когда котел переходит в режим газогенерации, подается вторичный воздух, необходимый для дожига. Пока воздух достигает нужной камеры, он нагревается до температуры, при которой вступает в реакцию с пиролизным газом.
  5. В верхней камере расположены распределители воздуха с отверстиями. Через них поступает вторичный воздух, воспламеняющий топливные газы. Благодаря этому пиролизные газы превращаются в тепловую энергию.

Выбросы опасных оксидов в атмосферу минимальны, температура газов из дров, выходящих из пиролизного газогенератора, не превышает 130-160°C. Теплоноситель проходит путь от нижней до верхней части котла, забирая тепловую энергию от всех поверхностей.

Подключение и запуск газогенератора на дровах

Необходимо учитывать особенности использования газогенератора на дровах при подключении его к автомобилю. Эксперты не советуют полностью отказываться от бензина, потому что завести двигатель на дровах проблематично. Рекомендуется запускать мотор путем подачи бензина, а уже затем переходить на газ. Переключение на разные виды топлива можно организовать с помощью смесителя, изготовленного по схеме Мезина И.С.

Есть и другие ограничения:

  • Размер дров не более 6 см.
  • В качестве топлива используется только высушенная древесина, потому что на процесс испарения воды затрачивается дополнительное тепло, пиролизных газов в этом случае образуется меньше.
  • Газогенераторный двигатель, работающий на дровах, на 50% теряет в мощности по сравнению с бензиновым.
  • Розжиг осуществляется при включенном вентиляторе за 20 минут до отъезда.

Работая на самодельном горючем, двигатель быстрее изнашивается.

Преимущества и недостатки газгена

Одним из преимуществ газогенераторной установки являются широкие возможности использования горючего газа:

  • для приготовления пищи;
  • для отопления дома;
  • в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания.

В первом случае трубы от газового генератора подводят к кухонной плите. Во втором – полученный газ сжигается в пиролизном котле и используется для отопления жилых домов, теплиц, а также производственных помещений, цехов и предприятий. Двигатели внутреннего сгорания, работающие на газе, служат приводом электрогенераторов, насосных станций и даже автомобилей.

Помимо этого, выделяются и другие положительные моменты:

  • Некоторые модели газогенераторов на дровах автономны. Их можно установить там, где невозможно провести электричество или где затруднен подвоз газа в баллонах.
  • По сравнению с твердотопливным котлом, КПД которого составляет около 60%, газогенераторный котел работает с КПД 80–95%.
  • В обычном котле дрова сгорают за 3–5 часов. В газогенераторе одна закладка прогорает примерно за 8–12 часов, причём скорость горения зависит от вида топлива и устройства котла. Если котел с верхним горением, дрова горят до 25 часов, а уголь 5–8 дней.
  • Древесное топливо сгорает полностью, поэтому не приходится часто чистить газоход и зольник.
  • Мощность газогенератора регулируется от 30 до 100%.
  • Газогенератор практически не выбрасывает в атмосферу вредных веществ.
  • Установки экономичны по сравнению с обычными газовыми или жидкотопливными котлами.
  • Некоторые газогенераторы справляются с неполностью высушенной древесиной и даже свежесрубленной.
  • Необязательно рубить поленья, в газген можно заложить дрова длиной до 1 метра.
  • В газогенератор на опилках и дровах можно загружать полимерные материалы: резину, полиэтилен, пластмассу.
  • Газогенератор более безопасен, если сравнивать с твердотопливным котлом.

Недостатки:

  • Газовый генератор стоит примерно в 2 раза дороже обычного твердотопливного котла.
  • Не все модели могут работать без электричества, в некоторых устройствах используется вентилятор для нагнетания воздуха, требующий подключения к электросети.
  • Следствием использования на неполной мощности является нестабильное горение, которое приводит к образованию дегтя.
  • Низкая температура обратки отопления (ниже 60°С) становится причиной образования конденсата.
  • Некоторые модели работают только на хорошо просушенной древесине.

Учитывая стоимость расходных материалов, даже самостоятельно изготовленный газогенератор на дровах обойдется довольно дорого.

Изготовление газогенератора своими руками

Можно составить схему газогенератора самостоятельно, изучив принцип его работы, либо использовать в качестве основы чертеж готового котла и собрать его аналог. Умельцы самостоятельно собирают даже газогенераторы, предназначенные для выработки электроэнергии на дровах.

Для изготовления газогенератора на дровах для мотоцикла своими руками потребуются:

  • 100-литровая металлическая бочка;
  • толстостенная труба диаметром 160 мм;
  • фильтры для тонкой и грубой очистки;
  • чайник из нержавейки;
  • диск от косилки;
  • шестигранник;
  • низкотемпературная батарея;
  • труба со сгоном;
  • огнетушитель;
  • металлический бидон;
  • ресивер.

В трубе просверливаются отверстия для установки фурм. В диске от роторной косилки изготавливается отверстие под диаметр трубы. Диск и труба свариваются между собой. Сверху приваривают бидон, а также патрубки для подачи воздуха и отвода газа.

Огнетушитель нужен для изготовления очистителя центробежного типа. К нему приваривают два патрубка – сверху и сбоку, а сам огнетушитель – к бочке, у которой отсутствует крышка и дно. В бочке, в нижней части, вырезается отверстие для сбора золы и закрывается резьбовой пробкой.

Сварная конструкция из трубы и бидона устанавливается в бочку. Предварительно к диску приваривают опоры и на цепях, снизу, подвешивают зольник, изготовленный из чайника. На бидон устанавливают крышку от бочки с предварительно вырезанным в ней отверстием.

Из низкотемпературной батареи сооружают охладитель и соединяют его с готовой конструкцией с помощью фланцев. Обязательно делают отверстие для слива конденсата.

Фильтр изготавливают из двух металлических ведер из-под краски. Их ставят друг на друга и сваривают. В дне проделывают отверстия. Верхнее наполняют минеральной ватой, а нижнее – керамзитом.

Вентилятор для розжига можно сделать из печки трактора. Его устанавливают в передней зоне мотоциклетной коляски с подрамником и подключают к системе с помощью полимерных труб. В качестве регуляторов поступления газа монтируют два шаровых крана: один – к вентилятору розжига, другой – к смесителю. Смеситель располагают перед карбюратором и подключают к распределителю. Под карбюратором сооружают коллектор из стальных труб.

Бункер для твердого топлива закрепляют внутри корпуса или отводят для этой цели часть корпуса газгена, отделив ее с помощью металлических листов.

К нижней части бочки стоит приварить ножки, которые будут обеспечивать устойчивость конструкции.

Необходимо тщательно герметизировать газген, собранный своими руками, потому что отсутствие неконтролируемого доступа кислорода – главное условие правильной работы устройства.

Советы по эксплуатации

Газогенераторы, а также котлы отопления, работающие по принципу газогенератора, устанавливаются внутри жилых домов, в специально отведенных для этого помещениях – подвалах и цокольных этажах. Кроме того, их можно разместить на улице. Место выбирается в зависимости от типа котла и особенностей его устройства. Пиролизные котлы чаще устанавливают внутри дома, поскольку при их обслуживании не образуется много мусора. К тому же топливо довольно лёгкое и с его перемещением особых проблем не возникает.

Газогенераторы, работающие на дровах, угле и особенно предназначенные для сжигания длинных поленьев, лучше установить вне дома: будет проще очищать прибор от золы и загружать дрова. К тому же газген, установленный на улице, более пожаробезопасен.

Если котел размещается вне дома, необходимо выполнить насыпную теплоизоляцию, чтобы температура окружающей среды никак не влияла на работу газогенератора. Систему управления рекомендуется защитить кожухом с крышкой, чтобы внутрь не попадали осадки. Если газогенератор используется в качестве котла отопления, трубы, отводящие газ, прокладываются в земле, чтобы избежать значительно остывания газовой смеси.

Дымоход рекомендуется соединять в последовательности, обратной направлению движения дыма, тогда на нём будет скапливаться меньше частиц гари и смол.

Пространство вокруг котла должно оставаться свободным, потому что он сильно нагревается.

Источник: StrojDvor.ru


Leave a Comment

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.