Всё о газогенераторах

Если кто-то    думает, что двигатели внутреннего сгорания, которые работают на дровах, давно канули в лету, то глубоко заблуждаются. Сейчас тоже существуют электростанции и машины, для которых роль энергоносителя выполняет дерево. Конечно не само дерево, а газ, который выделяется при его сжигании в определённых условиях. Для вырабатывания такого газа используются специальные установки, называемые газогенераторами и успешно применяемые в промышленности на протяжении многих лет. В этой статье мы постараемся подробно рассказать, что из себя представляют газогенераторы, как они работают и можно ли их изготовить самостоятельно.

Принцип действия газогенераторных установок

Чтобы понять, насколько сможет быть полезной данная установка в частном хозяйстве, первоначально стоит разобраться в том, как она работает и как устроена. А после этого Вы сможете оценить, во что обойдётся её изготовление и эффективность использования.

Пиролизная газогенераторная установка представляет собой совокупность узлов и агрегатов, способствующих получению горючей газообразной смеси из твёрдых топливных ресурсов. Газ впоследствии сможет использоваться в двигателях внутреннего сгорания. В зависимости от того, какой вид твёрдого топлива используется, установки имеют свои конструктивные особенности. Наиболее востребованы генераторы, работающие на дровах, именно о них и пойдёт речь в данной статье.

При сжигании дерева в условиях ограниченного доступа кислорода получается горючая газовая смесь, состоящая из:

• Оксида углерода;
• Метана;
• Водорода;
• Непредельных углеводородов.

Кроме того, в состав входят негорючие газообразные вещества: оксид 4-валентного углерода, азот, кислород и пары воды.

Установка считается эффективной лишь в том случае, если она сможет не только преобразовывать дерево в газ, но и обеспечить его пригодность к использованию. Технология производства топливных ресурсов для ДВС предусматривает следующие процессы:

Газификация – на данном этапе происходит тление дров за счёт ограниченной подачи кислорода (33-35% от объёма, требующегося для нормального горения древесины);

Первичная грубая очистка – отделение летучих частичек, которые образуются в процессе газификации. Для этого используется специальная фильтрующая установка – циклон;

Вторичная грубая очистка – на этом этапе происходит пропускание горючей смеси через водную среду скруббера (устройства для очистки);

Охлаждение – газы при Т=700 градусов, проходя через теплообменный аппарат, охлаждаются;

Тонкая очистка – окончательное удаление нежелательных примесей.

После всех этих этапов топливо с помощью компрессора закачивается в специальный распределительный бак или подаётся в смеситель и потом в двигатель внутреннего сгорания.

Принцип работы промышленной газогенераторной установки

Генерация газа – довольно сложный процесс, во время которого задействуется несколько разных установок, основной из которых является газогенератор. Конструктивно он состоит из металлической емкости в виде сужающегося к низу цилиндра или прямоугольника. Емкость оснащена двумя патрубками, один из которых предназначен для выхода газовой смеси, другой – для воздуха. Также есть небольшой люк, открывающий доступ в зольник. В верхней части находится крышка, которая закрывается после загрузки топлива.

После протекания внутри металлической ёмкости ряда химических реакций, получается вышеописанная газовая смесь. Но так как в полученной смеси присутствует много посторонних частичек и побочных продуктов горения, а также она имеет очень высокую температуру, то необходимо оборудование для того, чтобы привести газ в нормальное состояние. Для подачи нужного количества воздуха в зону горения используется вентилятор.

Стоит отметить, что дровяные газогенераторные установки, изготовленные самостоятельно и используемые для бытовых нужд, как правило, имеют более простую конструкцию и предполагают применение упрощённой технологии получения газа, нежели будет описано ниже.

Небылицы о газогенераторах

В Интернете зачастую можно встретить много противоречивой информации, касающейся функционирования данного оборудования.

Миф №1. Согласно которого, коэффициент полезного действия газогенератора составляет 95%, в то время, как у твердотопливных котлов этот показатель не превышает 70%. Следовательно, использование газогенераторного оборудование для отопления дома гораздо выгоднее. Это абсолютно некорректное сравнение, так на них возложены совершенно разные задачи. Если газогенераторы предназначены для получения горючего газа, то твердотопливные котлы – для нагревания воды.

Если речь идёт о генерирующих установках, то их коэффициент полезного действия рассчитывается как отношение объёмов полученного продукта и газовой смеси, которую теоретически возможно получить из дерева, и умноженное на 100%.

А если говорить о твердотопливных котлах, то их эффективность представляет собой отношение получаемой тепловой энергии к расчётной в теории теплоте сгорания. Полученный результат умножается на 100%. Также следует отметить, выделение 95% газа из органики способны обеспечить не многие биогазовые агрегаты, не говоря уже о газогенерирующем оборудовании.

Подводя итоги, можно сказать, что здесь пытаются сопоставить несопоставимые величины. Для обогрева дома лучше использовать пиролизные котлы, в которых древесина преобразуется в горючее топливо, которое сразу же сжигается, при этом обеспечивается подача вторичного воздуха в дополнительный отсек сгорания.

Миф №2. Гласит, что можно использовать любую древесину, независимо от влажности. Можно, то можно, но объём получаемой газовой смеси уменьшиться на 10-25%, иногда и больше. В этом случае оптимальным выбором станут газогенераторные установки, предусматривающие использование древесного угля, в составе которого практически нет влаги. Если топливо содержит повышенное количество влаги, то тепловая энергия пиролиза изначально расходуется на её испарение, что приводит к уменьшению температуры в топочном отсеке и замедлению всего процесса.

Миф №3. В соответствии с которым, расходы на обогревание помещений уменьшаются. Это легко проверить – нужно лишь сравнить стоимость дровяной газогенераторной установки со стоимостью твердотопливного котла, также изготовленного самостоятельно. К тому же не обойтись без водогрейного оборудования, которое сжигает древесные газы. Это может быть конвектор. А с учётом того, что использование такой системы требует немалых временных и физических затрат, то сделанные самостоятельно дровяные генераторы рациональнее использовать с ДВС. В связи с этим многие используют самодельные установки для получения электроэнергии для бытовых нужд и даже приспосабливают их на автотранспорт.

Газогенераторное оборудование для автотранспорта

Автомобильный газогенератор должен отличаться компактностью и относительно небольшим весом, но при этом обладать достаточной эффективностью. За рубежом, где граждане более материально обеспечены, корпус газогенераторной установки, циклон и охлаждающий фильтр изготавливают из нержавейки, что позволяет использовать металлические листы вдвое тоньше, следовательно, оборудование получается легче. Наши соотечественники, собирают данные агрегаты из того, что есть: труб, огнетушителей и т.д.

Для изготовления наружного резервуара наши мастера-умельцы в основном используют баллоны из-под пропана, для внутренней ёмкости подойдёт ресивер грузовика. Для колосника (решётки) нужен металл потолще, для патрубков – трубопроводная продукция нужного диаметра. Для изготовления крышки с фиксирующими элементами может быть использована верхнюю часть баллона. Также её можно сделать из металла. Уплотнителем может служить асбестовый шнур, пропитанный графитовым составом.

Для циклонной установки подойдёт отслуживший огнетушитель или же обычный кусок трубы. Нижняя часть трубы должна иметь конусообразную насадку со штуцерным фитингом для удаления золы. К верхней части трубы наглухо приваривается крышка, которая оснащается патрубком для чистой газовой смеси, а поступление продуктов сжигания осуществляется через боковой штуцер.

Так как вырабатываемое горючее топливо имеет высокую температуру, то оно нуждаются в охлаждении. Всё дело в том, что неохлаждённые газы обладают чересчур низкой плотностью, и процесс поджигания их в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания будет довольно проблематичным. Кроме того, есть немалая вероятность того, что раскалённые газы при соприкосновении с горячим мотором могут вызвать самопроизвольную вспышку.

Для обеспечения движения горючего топлива по всей трассе розжига нужен вентилятор, который выключается после того, как мотор будет запущен и в агрегате появится разрежение.

Охладительную систему изготавливают из обычных отопительных ребристых батарей, которые располагают на авто так, чтобы они смогли как можно лучше обдуваться воздушными потоками. Некоторые мастера для этих целей используют биметаллические батареи. В двигатель газогенератора должны поступать очищенные газы, поэтому они изначально подвергаются тонкой очистке. Для этого могут использоваться различные фильтры – мастер сам определяет, какой по его мнению лучше.

Смеситель – это необходимый элемент, регулирующий пропорции полученного газо-воздушного состава. Теплота сгорания природного газа, который используется в автотранспорте, гораздо выше, нежели у древесного газа. Поэтому, чтобы приблизить это соотношение к оптимальному уровню, содержание газа и воздуха регулируется с помощью заслонки.

Вывод: сама идея сжигания древесины вместо бензина очень привлекательна, но она нерезонна. Во-первых, длительный процесс розжига, во-вторых, необходимость ездить на высоких и средних оборотах, что негативно сказывается на ресурсе двигателя внутреннего сгорания, а, в-третьих, снижение комфорта. А, например, изготовить газогенераторную установку для домашней электростанции, которая сможет обеспечить электричеством весь дом – другое дело.