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.

Как сделать газогенераторную установку для дома своими руками

Генератор газа на твердом топливе преобразует дрова, каменный и древесный уголь в газообразную форму. В таком виде топливо использовать удобнее, кроме этого, сокращаются выбросы в атмосферу. В газогенератор на дровах загружают пеллеты, отходы деревообрабатывающей промышленности, остатки досок, паркета и другие виды строительного органического мусора. Специальное устройство приобретают готовым или делают газогенератор своими руками.

Конструкция и принцип работы газогенератора на дровах

Горение дров сопровождается выделением тепла, но если недостаточно кислорода, то начинается тление с выделением газа.

В состав газа входят:

• горючая окись углерода (СО);
• метан (СН4);
• водород (Н2);
• углеводороды (алкены, алкадиены).

Стальной цилиндрический корпус имеет загрузочную камеру для топлива, дверка снабжена уплотнителем. Топка находится внизу, между ней и корпусом есть горловина с прокладкой из асбестового шнура. Воздух заходит через отверстие, соединенное с фурмой (воздухораспределительной емкостью).

В корпусе есть люки:

• вверху с амортизирующей подкладкой для регулирования давления;
• для закладки топлива;
• для очистки зольника.

Вентилятор на входе повышает мощность, позволяет использовать дрова с большой влажностью (от 50%). Колосники ставят для сбора золы, их центральная часть подвижная для удобства очистки. За корпусом стоит вихревой фильтр для грубого очищения газа. Затем газовую массу охлаждают в резервуаре, доставляют в камеру тонкой очистки. Перед использованием газ в смесителе насыщают воздухом.

Сфера применения

Технические устройства активно применяют на практике благодаря их эффективности. Генераторные агрегаты превращают в газ биологические виды топлива, остатки от деревянного производства.

Высокая производительность позволяет:

• отапливать помещение;
• работать двигателю внутреннего сгорания в автомобиле.

Газогенераторная установка используется, если применять электричество невыгодно. Например, ее ставят возле стройплощадок и новых зданий, еще не подключенных к электросети. Используют агрегаты в больницах или на заводах, где необходима непрерывная энергия. При отсутствии электротока срабатывает резервный пиролизный газогенератор.

Есть автономные газогенераторные устройства различного функционала. Их приобретают, если переводят твердотопливные агрегаты на низкосортное топливо.

Применение в промышленности

Газогенераторы ставят на деревообрабатывающих заводах, чтобы сжигать отходы, которых много на производстве. Топливо подготавливают измельчителями и дробилками, которые бывают стационарными и передвижными. Так создают топливо необходимой структуры после вырубок леса.

Промышленный газогенераторный двигатель отличается характеристиками:

• эффективное сжигание дров;
• очищение окружающего пространства и атмосферы;
• возможность закладки низкокачественных горючих материалов.

Большие производственные установки оснащают автоматикой, поэтому не нужно присутствие работника.

Бытовые установки

Домашние газогенераторы обычно имеют мощность не больше 15 кВт, но есть отдельные модели с показателем 25 кВт. Для бытового использования предусматривают мощность с запасом около 20 – 30%. Установки классифицируют по длительности работы, виду генератора, типу топлива.

При выборе учитывают:

• число фаз;
• жидкостное или воздушное охлаждение;
• ручной или автоматический запуск;
• открытый или закрытый корпус;

Горячий газ из газовой электростанции для частного дома можно применять в отопительной системе, высушивать с его помощью топливо, вещи, овощи, другие продукты. Для сушки часть магистрали газопровода обводят вокруг топки, размещают его между загрузочной камерой и корпусом.

Безопасность работы агрегата обеспечивают:

• терморегуляторы;
• предохранительные клапаны;
• контролирующие датчики;
• схемы аварийного отключения.

Электронные модули управления координируют работу, дают возможность задавать требуемые параметры, предусмотрено дистанционное управление пультом и посредством интернета. Обязательно предусматривают вывод дыма. Минимальные размеры комнаты, где стоит газогенератор, не должны быть меньше 15 м³.

Плюсы и минусы технологии

Если нет нужды в отделении газовой смеси, электрогенератор на природном газе эффективно работает в качестве теплогенератора, обеспечивает отопление дома. Выгода в том, что за счет использования пиролизного газа экономятся дрова.

Некоторые предприятия закупают агрегаты и производят генераторный газ, получая деньги за утилизацию отходов других заводов. Стоимость вывоза мусора высокая, при этом возможны штрафы, поэтому древесный мусор деревообрабатывающим фирмам легче сдать на переработку, и заплатить меньшую сумму. Собственник станции получает выгоду от оплаты работы, также имеет бесплатное тепло для своих нужд.

Создание газгена на дровах своими руками

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

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:

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.