Зміст:
- Як працює газогенератор
- Міфи про газогенераторних установках
- Автомобільний газогенератор
- Висновок
Двигун внутрішнього згоряння, що працює на дровах, — це зовсім не привид з далекого минулого. Автомобілі та електростанції, що використовують деревину як енергоносія, можна зустріти і сьогодні. Варто уточнити: двигун функціонує на газі, одержуваному з дерева шляхом його спалювання певним способом. Установки, що виробляють такий газ, називають газогенераторами, вони досить давно застосовуються на промислових підприємствах. Але можна виготовити газогенератор своїми руками і чи варто це робити – питання, відповіді на які покликана дати наша стаття.
Як працює газогенератор
Щоб зрозуміти, яка може бути користь від газогенератора в домашньому господарстві, треба розібратися в принципі його роботи, а потім і пристрої. Тоді можна буде оцінити витрати на його виготовлення, а головне, який вдасться отримати результат.
Отже, піролізний газогенератор – це комплекс вузлів і агрегатів, призначений для виділення суміші горючих газів з твердого палива з метою його використання в двигунах внутрішнього згоряння.
Для довідки. Конструкції генераторів відрізняються один від одного в залежності від виду спалюваного твердого палива, ми розглянемо найактуальнішу з них – на дровах.
Якщо спалювати деревину у закритому просторі, обмежуючи подачу кисню, то на виході можна отримати суміш горючих газів. Ось їх перелік:
- чадний газ (оксид вуглецю СО);
- водень (Н2);
- метан (СН4);
- інші неграничні вуглеводні (CnHm).
Примітка. В суміші присутні також негорючі баластні гази: двоокис вуглецю (вуглекислий газ, кисень, азот і водяні пари.
Ефективний дров’яної газогенератор повинен не просто виробляти горючу суміш, але і зробити її придатною до використання. Тому весь цикл отримання палива для ДВЗ можна сміливо назвати технологічним процесом, що складається з таких етапів:
- газифікація: деревина навіть не горить, а тліє при подається кількості кисню в розмірі 33-35% від необхідного для повноцінного спалювання;
- первинна груба очистка: летючі частинки продуктів горіння, що виробляють деревні газогенератори після першого етапу, відокремлюються з допомогою сухого вихрового фільтра – циклону;
- вторинна груба очистка здійснюється в скрубері – очиснику, де потік пального пропускається через воду;
- охолодження: продукти згоряння з температурою до 700 ?С проходять його в повітряному або водяному теплообміннику;
- тонка очистка;
- відправлення споживачеві: це може бути закачування пального компресором в бак-розподільник або подача в змішувач, а потім — відразу в ДВС.
Розглянути пристрій і принцип роботи газогенератора в промисловому виконанні можна на технологічній схемі, представленій нижче:
Повний цикл отримання газу досить складний, оскільки включає в себе кілька різних установок. Сама основна – це газогенератор, який представляє собою металеву колону циліндричної або прямокутної форми, має звуження донизу. У колоні маються патрубки для повітря і виходу газу, а також лючок доступу в зольник. Зверху агрегат обладнаний кришкою для завантаження палива, димар до корпусу не приєднується, він просто відсутній. Процес горіння і піролізу, що проходить всередині колони, добре відображає схема газогенератора:
Не вдаючись у тонкощі хімічних реакцій, що проходять всередині колони, зазначимо, що на виході з неї виходить суміш газів, описана вище. Тільки вона забруднена частинками і побічними продуктами горіння і володіє високою температурою. Вивчивши креслення газогенераторів будь-якої конструкції, можна помітити, що все інше обладнання призначене для приведення газу в норму. Повітря в зону горіння подається примусово тягової або дутьевой машиною (простими словами — вентилятором).
Треба сказати, що саморобний газогенератор на дровах робиться домашніми майстрами-умільцями не такої складної конструкції і технологія виділення газу в ньому дещо спрощена, про що буде розказано нижче.
Міфи про газогенераторних установках
На просторах інтернету часто зустрічається безліч необгрунтованих тверджень про роботу подібних агрегатів і дається суперечлива інформація про використання газогенераторів. Спробуємо все розвіяти ці міфи.
Міф перший звучить так: ККД газогенераторної установки досягає 95%, що набагато більше, ніж у твердопаливних котлів з ефективністю 60-70%. Тож опалювати будинок з її допомогою куди вигідніше. Інформація некоректна спочатку, не можна порівнювати побутової газогенератор для будинку і твердопаливний котел, ці агрегати виконують різні функції. Завдання першого – виробляти горючий газ, другого – нагрівати воду.
Коли говорять про генеруючому обладнанні, то його ККД – це відношення кількості отриманого продукту до об’єму газу, що можливо виділити з деревини теоретично, помножене на 100%. Ефективність котла – це відношення вироблюваної теплової енергії дров до теоретичної теплоті згоряння, також помножене на 100%. Крім того, витягти з органіки 95% пального палива може далеко не кожна біогазова установка, не те що газогенератор.
Висновок. Суть міфу в тому, що масу або об’єм намагаються через ККД зіставити з одиницями енергії, а це неприпустимо.
Обігрівати будинок простіше і ефективніше звичайним піролізним котлом, що таким же способом виділяє горючі гази з деревини і тут же їх спалює, використовуючи подачу вторинного повітря в додаткову камеру згоряння.
Міф другий – у бункер можна закладати паливо будь-якої вологості. Завантажувати його можна, та тільки кількість виділюваного газу падає на 10-25%, а то і більше. В цьому відношенні ідеальний варіант — газогенератор, що працює на деревному вугіллі, що майже не містить вологи. А так теплова енергія піролізу йде на випаровування води, температура в топці падає, процес сповільнюється.
Міф третій – витрати на обігрів будівлі знижуються. Це неважко перевірити, чи достатньо порівняти вартість газогенератора на дровах і звичайного твердопаливного котла, теж зробленого своїми руками. Плюс потрібно водопідігрівне пристрій, що спалює деревні гази, наприклад, конвектор. Нарешті, експлуатація всієї цієї системи забере чимало часу і сил.
Висновок. Саморобний газогенератор на дровах, зроблений своїми руками, краще всього використовувати спільно з двигуном внутрішнього згоряння. Саме тому домашні умільці пристосовують його для генерації електроенергії в домашніх умовах, а то і приладнують установку на автомобіль.
Автомобільний газогенератор
Треба розуміти, що газогенератор для автомобіля повинен бути досить компактним, не надто важким і в той же час ефективним. Закордонні колеги, чиї доходи не в приклад вище наших, роблять корпус генератора, циклон і фільтр охолодження з нержавіючої сталі. Це дозволяє брати товщину металу вдвічі менше, а значить, і агрегат вийде набагато легше. В наших реаліях для складання газогенератора застосовують труби, старі балони від пропану, вогнегасники і інші підручні матеріали.
Нижче показаний креслення газогенератора, встановлюваного на старі вантажівки УралЗИС-352, за нього і треба орієнтуватися при складанні агрегату:
Зовнішню ємність наші майстри найчастіше роблять з балонів для зрідженого пропану, внутрішню можна зробити з ресивера вантажного автомобіля ЗІЛ або КаМАЗ. Колосникові решітки виконується з товстого металу, патрубки – з відповідного діаметра труб. Кришку з фіксаторами можна виготовити з відрізаного верху балона або з листової сталі. Ущільнення кришки – шнур з азбесту з графитной просоченням.
Грубий фільтр – циклон для авто роблять із старого вогнегасника або простого відрізка труби. Знизу труби виконується конусна насадка з штуцером для вивантаження золи, зверху торець закривається наглухо привариваемой кришкою. У неї врізається вихідний патрубок для очищених газів, а збоку – другий штуцер, куди буде здійснюватися подача продуктів горіння. Функціональна схема циклону в розрізі показана на малюнку:
Оскільки автомобільний газогенератор видає гази з високою температурою, їх потрібно охолоджувати. Причини дві:
- розпечене газоподібне паливо має занадто малу щільність і підпалити його в циліндрах ДВЗ буде непросто;
- існує небезпека мимовільної спалаху при контакті з гарячими поверхнями мотора.
Рух газів по всьому тракту під час розпалу забезпечує вентилятор, а після пуску двигуна в системі з’являється необхідне розрідження, вентилятор вимикається.
Для охолодження майстри-умільці застосовують звичайні ребристі радіатори опалення, розташовуючи їх на автомобілі таким чином, щоб вони максимально обдувались повітрям під час руху. Іноді навіть використовуються сучасні біметалічні радіатори. Перед попаданням в газогенераторний двигун паливо вимагає тонкого очищення, для цього використовують різного роду фільтри на свій розсуд. Всі вузли об’єднуються в одну установку у відповідності зі схемою:
І остання деталь – змішувач, потрібний для регулювання пропорцій газоповітряної суміші. Справа в тому, що деревний газ має теплоту згоряння всього 4.5 МДж/м3, в той час як використовується в автомобілях природний газ — цілих 34 МДж/м3. Отже, пропорції палива і повітря повинні бути іншими, їх потрібно налаштувати заслінкою.
Висновок
Незважаючи на всю привабливість ідеї спалювання дров замість бензину в сучасних умовах вона практично нежиттєздатна. Довгий розпал, їзда на середніх і високих оборотах, що впливає на ресурс ДВС, відсутність комфорту, — все це робить діючі установки звичайними дивиною, не находящими широкого застосування. А ось зробити газогенератор для домашньої електростанції – зовсім інше питання. Стаціонарний агрегат спільно з переробленим дизельних ДВЗ може виявитися гарним варіантом електропостачання будинку.
Корисна стаття в тему про виготовлення деревного вугілля.