Газогенераторные установки 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, 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:

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.

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.

Самодельный газогенератор на дровах — стоит ли возиться?

Получать электричество можно и с помощью новых технологий, к которым относят солнечные панели и ветряные электростанции, и путем использования методов, известных уже несколько десятилетий. К устройствам для получения энергии относится газогенераторная установка. Прибор может быть основным источником электроэнергии и резервным, предназначенным для поддержки работы бытового оборудования при временных перебоях в электроснабжении. Применяются газогенераторы для выработки электроэнергии и для отопления помещений. Отличающееся высоким КПД оборудование является приемлемой альтернативой для обогрева частных домов при отсутствии природного газа.

Фабричная модель дровяного газогенератора

Принцип работы и особенности

Один из главных вопросов, возникающих у человека, не сталкивающегося с дровяным газогенератором – это что за принцип работы у оборудования и для чего оно нужно. Использование такого прибора для получения газа позволяет решить несколько задач:

• создать систему резервного электроснабжения частного дома;
• получить комфортные микроклиматические условия во время отопительного сезона и одновременного получения газа для других целей (например, приготовления пищи);
• обеспечить работу двигателя внутреннего сгорания автомобиля.

Газогенератор самодельный

Нагревая твердое топливо до 1100 °C и ограничивая в зону его горения доступ кислорода, можно сделать оборудование пиролизным. Основной принцип работы газогенератора заключается в превращении с помощью процесса пиролиза содержащейся в древесине целлюлозы в олефины (пропилен и этилен). Получившиеся газы очищаются системой фильтров от сажи, золы и других примесей, а затем охлаждаются. После охлаждения продукты оказываются во вторичной камере сгорания, где продолжают гореть, нагревая стенки котла. Для улучшения процесса горения в эту же топку подается воздух. О технических моментах подробно рассказано в видео ниже.

КПД пиролизных котлов выше по сравнению с обычными дровяными печами и котлами, и потраченные на создание самодельного газового генератора время и средства в перспективе окупятся. Тем более что дровяной газогенератор можно сделать не только отопительным, но и водонагревательным оборудованием. Для этого нагревающиеся в процессе горения дров стенки котла соединяются с теплообменником.

Пиролизный котел (газогенератор) с бойлером косвенного нагрева

Плюсы и минусы использования газогенераторов на дровах

Среди преимуществ использования газовых генераторов стоит отметить:

• Эффективное использование отходов деревообработки – опилок, обрезок и щепы. Обычно такие материалы относят к мусору и выбрасывают – генератор получает из них тепло и газ.
• Высокий КПД газового генератора, в зависимости от способов подсчета калорий достигающий 80–95%. У бюджетных дровяных котлов коэффициент редко превышает 70%.
• Возможность использования в местах, отдаленных от крупных населенных пунктов и не имеющих ни газоснабжения, ни электроснабжения.
• Экологичность установки по сравнению с жидкотопливными котлами, которые не только выбрасывают в воздух больше вредных веществ, но и требуют создания специальных резервуаров для хранения топлива.

Широкому распространению дровяных генераторов газа мешает несколько недостатков, главным из которых можно назвать большие габариты устройства. В видео ниже показан газогенератор, использующийся в процессе отопления слесарного цеха площадью 1200 м².

Исходя из слов автора видео (см. ниже), при использовании газгена эффективность системы отопления выросла на 33%, но не сказано, каковы расходы на электроэнергию потребляемую вентилятором.

Кроме того, в процессе эксплуатации оборудование требует постоянной очистки – регулярно очищают центрифугу, топку и охлаждающие элементы. К минусам относится и необходимость в периодической замене «расходников» (фильтров для получаемого с помощью установки газа) и использовании только древесины с влажностью до 20%.

Дрова для растопки требуют места для хранения, а газ начинает образовываться только через 20–30 минут после начала горения. Применяя газогенератор для частного дома, на два последних недостатка не стоит обращать внимания, но для автомобиля эти минусы критичны. Регулировать температуру в топке практически невозможно, а стенки камеры сильно нагреваются, поэтому служит оборудование меньше по сравнению с дровяными печами и котлами использующимися для отопления.

Серийный автомобильный газогенератор

Изготовление дровяного газогенератора для частного дома

Важный нюанс, который следует учитывать, создавая дровяной газогенератор своими руками – схема оборудования. На ней указываются не только элементы, но и направления движения потоков воздуха и газа. В Интернете можно найти разные варианты генераторов газа, а одним из самых популярных среди отечественных домовладельцев является устройство, собирающееся на основе металлической 200-литровой бочки.

Принципиальная схема одного из дровяных газогенераторов

В верхней части цилиндрического корпуса устраивается бункер для древесины, объем которого принимается равным примерно 60–70 литрам. В качестве фильтрующего элемента генератора обычно используют зигзагообразную трубу. Можно взять для этого и корпус огнетушителя. Фильтр комплектуется краном, позволяющим собирать и выводить наружу конденсат, который появляется при сгорании сырой древесины.

Самодельный дровяной генератор газа

Принцип действия газогенератора на дровах, устройство и чертеж которого используются для создания самодельного устройства, заключается в следующем:

• заложенные в бункер дрова попадают в топку и сгорают;
• в процессе горения образуется газ, поступающий через систему грубой очистки в юбку в верхней части;
• при прохождении через охлаждающий фильтр газ остывает и выводится через специальный патрубок (например, к ДВС или в дополнительную зону горения).

При сгорании влажных дров газ попадает в «юбку» и при контакте с холодным воздухом оставляет небольшое количество воды. Жидкость проходит через сепаратор, изготовленный из трубы со вставленной внутрь ребристой пластиной и сливается наружу. Для увеличения КПД котла, полученное при горении дров и очищенное газообразное топливо используется для дополнительного нагрева, попадая во вторую зону горения. При этом наружу выходит только углекислый газ (CO₂).

В видео ниже представлен вариант газгена для отопления изготовленный из листового металла.

Создавая газген своими руками, можно предусмотреть в конструкции бойлер. Вода нагревается обратным горючим газом, дополнительно охлаждающимся во время этого процесса. В среднем, такое оборудование обеспечивает нагрев 5–10 л воды в минуту на 20–30 градусов.

Особенности монтажа и использования

Место для оборудования выбирается с учетом отсутствия у вырабатываемого газа запаха и его опасности для человеческого организма. Поэтому устанавливать самодельные газогенераторы на дровах желательно в отдельных помещениях. Комната должна соответствовать тем же требованиям, что и котельная – иметь хорошую принудительную вентиляцию и объем не меньше 15 кубометров.

Для вывода газа применяется специальная газовая труба, закрепляемая хомутами к патрубку генератора. Под установкой обязательно предусматривается основание из несгораемых материалов. Также стоит отметить, что работы по сборке газогенератора должны выполняться профессионалом – если опыта в проведении таких работ нет, от изготовления самодельного устройства для получения газа или увеличения КПД сгорания дров лучше отказаться.

Автомобильный генератор газа

Отличием генератора газа для транспортного средства является его компактность и увеличенная надежность – хотя даже такие характеристики не позволяют ехать на машине с большой скоростью. Впрочем, разгон до 80–90 км/ч вполне возможен. Материалом изготовления автомобильного газогенератора чаще всего выступают металлические емкости. Серийное производство предусматривает использование нержавеющей стали, благодаря чему уменьшается масса генератора и улучшаются эстетические параметры. Кустарное производство таких приборов приводит к получению эффективных, но не слишком аккуратных на вид и тяжелых дровяных печей, газ от которых передается к газовому двигателю авто.

Автомобиль «Нива» работающий при помощи газогенератора

Неплохим вариантом для создания генератора газового топлива для небольшого автомобиля может стать старый пропановый баллон. Для внутренней части схемы устройства предусматривают использование ресивера от грузовика объемом 20 или 40 л. Для колосниковой решетки выбирают тонкий металл, для патрубков – обычные трубы для отопления.

Колосниковая решетка автомобильного газогенератора

Крышку с крепежом делают из верхней части баллона или листовой стали. Уплотняют ее с помощью обработанного графитовой пропиткой асбестового шнура. Грубый фильтр делается из старого огнетушителя или соответствующего по длине куска трубы. В нижней части фильтрующего элемента устанавливают конусообразную насадку, через которую будет отгружаться зола. Сверху трубу или огнетушитель накрывают крышкой со встроенным в нее патрубком.

Газовый генератор с фильтром

Наличие охладителей, в качестве которых часто применяются биметаллические отопительные радиаторы, требуется по двум причинам:

• слишком горячий газ имеет небольшую плотность и не может обеспечить эффективную работу ДВС;
• при контакте раскаленного газа с нагретыми элементами двигателя может произойти вспышка.

Еще один важный элемент конструкции – смеситель, позволяющий регулировать пропорции газовоздушной смеси. Если не менять концентрацию топлива, в двигатель будет поступать газ с теплотой сгорания 4.5 МДж/м 3 , что в 7,5 раз меньше, чем у обычного пропана. Изменяя пропорцию с помощью специальной заслонки, газовоздушную смесь приводят в соответствие с обычным газом.

Ознакомьтесь с серией видео по созданию газогенератора для автомобиля «Москвич».

Установка на автомобиль

Перед тем как устанавливать газогенератор работающий на дровах, требуется выбрать подходящее место. На грузовых авто, установка размещается между кабиной и кузовом, на автобусах – сбоку (со стороны водителя). Для легкового автомобиля допускается два варианта – монтаж в багажнике или на отдельном прицепе.

Газогенератор в багажном отделении выглядит аккуратнее и не нарушает дизайн транспортного средства. Но пользоваться таким устройством неудобно, а места для перевозки грузов практически не остается. Отдельная установка прибора на прицепе позволяет не только сохранить пространство в багажнике, но и упрощает ремонт оборудования. Кроме того, прицепной газогенератор можно при необходимости отсоединить, переведя машину на бензин или баллонный газ. Недостаток варианта с прицепом – увеличение общей длины транспорта, создающее проблемы при парковке, и дополнительные расходы на приобретение прицепа.

Один из способов размещения дровяного газогенератора в авто

Выводы

Создавая домашний газогенератор для отопления дома или работы ДВС, можно получить приспособление, позволяющее отчасти заменить природный газ и вырабатывать электричество, уменьшающее расход дров за счет увеличения КПД и повышающее время горения одной порции твердого топлива. Время горения одной закладки древесины в топку газового генератора при использовании полученного газа как дополнительного энергоносителя, достигает 8–20 часов. Эксплуатация оборудования достаточно простая, если не считать периодической очистки, а замены требуют только фильтрующие элементы.

Несмотря на эти плюсы, устанавливать самодельный древесный газген на автомобиль нецелесообразно Экономия окажется не такой значительной, как снижение уровня комфорта использования транспортного средства и непредсказуемые последствия для двигателя внутреннего сгорания. Единственным веским аргументом в пользу такого решения, могут быть лишь проблемы с приобретением бензина.

Приемлемый вариант – сборка своими руками газогенератора для частного дома. В этом случае прибор станет источником газа для отопительного котла, газовой плиты и небольшой домашней электростанции.