Газогенераторные двигатели: принцип работы, технические характеристики, топливо

Газогенераторные двигатели: принцип работы, технические характеристики, топливо

Газогенераторные двигатели имеют один неоспоримый плюс — возобновляемое топливо, которое не проходит предварительной обработки. История использования машин с таким оборудованием достаточно длительная. Сейчас они не так популярны, как раньше, но понемногу все же возвращаются в строй.

Основные особенности

Газогенераторный двигатель имеет несколько неоспоримых положительных особенностей. Во-первых, топливо для устройства очень дешевое. Во-вторых, во время эксплуатации прибора появляется зола, которую можно использовать в качестве удобрения, к примеру. В-третьих, автомобилю не потребуется установка мощных химических аккумуляторов.

You will be interested: How dangerous is the new coronavirus?

Газогенераторные двигатели доказали свое право на существование уже очень давно. На сегодняшний день их показатели, конечно же, сильно уступают новым моделям, работающим на бензине. Однако для большинства рядовых автолюбителей вполне могут подойти. Газогенераторная установка позволит развить скорость до 100 км/ч, приблизительный максимальный пробег составит около 100 км. Чтобы повысить этот параметр, придется возить на заднем сиденье дополнительные мешки с дровами и периодически вручную добавлять «топливо» в бак.

Как работает устройство

Принцип работы газогенератора — синтез газа. Это процесс, в ходе которого, горючий газ будет образовываться при сгорании органического материала. Для того чтобы запустить такой процесс, необходимо достичь нужной температуры. Синтез газа начинается при достижении показателя в 1400 градусов по Цельсию. В качестве топлива для газогенераторного двигателя могут использоваться торф, брикеты с углем и некоторые другие материалы. Однако, как показала практика, наиболее распространенным и удобным материалом в качестве топлива выступает древесина. Хотя здесь стоит отметить, что дрова обладают одним недостатком — уменьшение заряда рабочей смеси. Вследствие этого несколько понижается и мощность установки.

Можно добавить, что двигатель на дровах такого типа обычно используется с уже установленным ДВС.

Технические показатели

Если стоит выбор, к примеру, между покупкой автомобиля с традиционным двигателем или с газогенератором, то нужно подробно остановиться на рассмотрении технических данных второго варианта.

Масса двигателя на дровах достаточно большая, из-за чего теряется некоторая часть маневренности. Этот недостаток становится опасным, если развивать большую скорость. По этой причине доводить автомобиль даже до 100 км/ч не слишком разумное решение — придется ездить медленнее. Есть еще несколько важных технических данных такого оборудования.

Газовый двигатель, работающий на дровах, обладает большей степенью сжатия, чем грузовые бензиновые двигатели. Что касается мощности, то газогенератор, естественно, проигрывает бензиновому мотору.

Последнее отличие не в пользу газовой модели — это грузоподъемность, в которой он также проигрывает автомобилю с бензиновым двигателем.

Здесь еще важно отметить, что древесный газ характеризуется низкой энергетической ценностью, если сравнивать его с природным. Авто на дровах будет неизбежно терять в динамических свойствах, что также следует учитывать водителю такого транспортного средства.

Некоторые предпочитают установку объемного газогенератора осуществлять на прицеп, а не на сам автомобиль. В таком случае и быстро разогнаться не получится, и маневрировать особо не выйдет. Прицеп будет являться своеобразным ограничителем.

Плюсы газогенераторов

Если говорить о плюсах автомобилей с газогенераторными двигателями, то на первый план сразу же выдвигается возможность использования возобновляемого топлива без предварительной обработки. К примеру, чтобы преобразовать биомассу в пригодное топливо, допустим в этанол или биодизель, расходуется энергия, в том числе и энергия СО2. Причем в некоторых случаях для преобразования расходуется больше энергии, чем содержит изначальное вещество. Что же касается газогенераторного двигателя на дровах, то он не требует затрат энергии для производства своего топлива. Разве что нужно порезать и нарубить саму древесину для удобства загрузки.

Если сравнивать авто с генератором газа и электромобилем, то можно выделить такое преимущество: отсутствие необходимости в мощном химическом источнике энергии — аккумуляторе. Недостаток таких химических аккумуляторов в том, что у них есть свойство саморазрядки, а потому перед эксплуатацией такого авто его нужно не забывать заряжать. Если говорить об устройствах, генерирующих газ, то они сами по себе являются «натуральными» аккумуляторами.

При правильной сборке генератора газа и его работе в автомобиле, он будет значительно меньше засорять окружающую среду, чем любой бензиновый или дизельный двигатель. Конечно, если сравнивать с электромобилем, который вовсе не создает выбросов в атмосферу, газогенератор проигрывает. Однако для зарядки электрических авто требуется много энергии, а она все еще добывается традиционными способами, сильно загрязняющими воздух.

Минусы газогенераторов

Несмотря на определенные преимущества таких установок, их монтаж все еще остается очень индивидуальным решением и не самым оптимальным. Сама по себе установка, генерирующая газ, занимает много места, а весит она несколько сотен килограммов. При этом всю эту громоздкую конструкцию придется перевозить с собой. Большие габариты газовой установки обусловлены тем, что древесный газ характеризуется низким коэффициентом удельной энергии. Для примера можно сравнить удельную энергетическую ценность древесного газа, которая составляет 5,7 МДж/кг, с энергией, выделяющейся при сгорании бензина — 44 МДж/кг, или 56 МДж/кг — результатом сгорания природного газа.

Работа автомобиля на газогенераторе

При эксплуатации такого газового двигателя не получится достичь скорости и ускорения, возможных при использовании бензинового аналога. Проблема заключается в составе древесного газа. Он на 50 % состоит из азота, на 20 % из окиси углерода; оставшиеся 18 % — водород, 8 % — двуокись углерода, 4 % — метан. Азот, который занимает половину удельной массы газа, вовсе не способен поддерживать горение, а соединения на основе углерода снижают эффективность горения. Большое количества азота уменьшает общую мощность такого генератора примерно на 30-50 процентов. Углерод снижает скорость горения газа, из-за чего не удается достичь высоких оборотов. Как следствие этого, понижаются динамические показатели автомобиля.

Применение генератора газа

Следует отметить еще одну небольшую проблему газогенераторных автомобилей, которая связана конкретно с их применением. Она связана с тем, что установке необходимо выйти на рабочую температуру, и только потом можно ехать. Время, требуемое для выхода на такую температуру, примерно 10 минут. Кроме этого, перед следующей загрузкой дров необходимо каждый раз лопаткой вычищать золу. Еще одна проблема в обслуживании — образование смол. Сейчас она стоит уже не так остро, как раньше, но все равно приходится очищать фильтры от загрязнений. Все это приводит к необходимости частого обслуживания генератора.

Если говорить в общем об уходе за таким устройством, то можно сказать так: появляется много хлопот с обслуживанием, которые полностью отсутствуют у бензиновых двигателей.

Генераторная установка для ЗИС-21

Как уже говорилось, основной принцип работы генератора — превращение твердого топлива в газ, поступающего в цилиндры. Газогенераторный ЗИС-21 в основном работал на таком топливе, как дуб и береза. Иногда использовался бурый вид угля, так как он был наименее гигроскопичным и давал больше всего газа на выходе.

Что касается конструкции типового генератора газа для ЗИС-21, то состоял он из следующих элементов: непосредственно самого газогенератора, охладителя-очистителя, тонкого очистителя, смесителя и электрического вентилятора.

Работа установки на ЗИС

В верхней части генератора располагался бункер, в который загружалось твердое топливо. Непосредственно под самим бункером располагался топливник. Здесь осуществлялось сжигание древесины. По мере того как сгорало старое топливо, осуществлялась «автоматическая подача» новой древесины. На деле же она просто падала из бункера в топливник под собственным весом, когда освобождалось место. Сама газогенерирующая установка располагалась с левого борта автомобиля.

В этом же топливнике происходило и образование окиси углерода из-за протягивания воздуха сквозь горящее топливо. Просасывание кислорода происходило либо за счет разрежения в цилиндрах, либо за счет работы электрического вентилятора. Эти методы являлись принудительными, но были установки и с естественной тягой воздуха. Однако в таком случае на подготовку к запуску могло уйти до часа времени.

Под топливником располагался зольник, как в любой обычной печи. Здесь скапливались продукты сгорания. Каждые 80-100 км было необходимо очищать его от золы. Однако здесь справедливо будет отметить, что этот факт доставлял проблемы лишь водителю транспортного средства.

Путь газа в установке и очистка

Весь полученный в процессе сгорания дров газ поступал в рубашку, которая окружала бункер. Таким образом достигался подогрев этого отсека. Это было необходимо, чтобы предварительно просушить всю древесину, подготовленную для сжигания. Далее стоит отметить, что после выхода из генератора газ имел температуру примерно 110-140 градусов. Поэтому он должен был проходить через секции радиатора. Там он не только понижал свою температуру, но и попутно очищался от тяжелых химических примесей.

Что касается очистки, то она происходила таким образом. Секции очистителя-теплообменника представляли собой внутренние перфорированные трубы. Эта конструкция была схожа с нынешними выхлопными системами. Горячий газ сильно расширялся, из-за чего терял скорость течения. Проходя через лабиринты труб, он еще сильнее замедлялся. Примеси отсеивались от него и оставались на внутренних стенках наружных труб обменников тепла. После этого следовал тонкий очиститель.

Вывод

В конце можно подвести следующий итог. Характеристики газогенераторных двигателей достаточно слабые, если сравнивать их с бензиновыми. Установка имеет некоторые преимущества, однако она достаточно неудобна в эксплуатации, требует постоянного и тщательного ухода. Кроме того, она не позволяет развивать большую скорость и снижает маневренность. По этим причинам автомобили с такими газовыми генераторами не пользуются практически большой популярностью.

Принцип работы газогенератора

Газовый генератор: устройство, принцип работы, характеристики

Многие современные устройства требуют запитки электрической энергией.

Но далеко не всегда существует возможность подключиться к сети.

Причиной тому является относительное удаление линий или постоянное перемещение потребителя.

В таких ситуациях на помощь приходит газовый генератор, как альтернативный вариант автономного электроснабжения на тех же стройках, загородных домах, промышленных предприятиях и даже военных объектах.

Конструкции газогенераторного оборудования

Техника состоит из преобразователя, вентилятора, скруббера, трубопроводной подводящей инфраструктуры, камеры сжигания и подключающей фурнитуры.

Конструкция ориентируется на условия термической переработки твердого топлива с целью выработки тепловой или электрической энергии.

Это может быть моноблочная или модульная установка с возможностью выполнения замены отдельных элементов.

Корпуса компонентов изготавливаются из металла (листовая сталь) путем сварочной компоновки.

В нижней части монтируется металлическая платформа, которую можно дополнять и ходовой частью в зависимости от конкретного конструкционного решения. В верхней же части обычно организуется система загрузки с бункером, к которому подводятся каналы подачи кислорода.

В промышленных газогенераторных установках для выработки электроэнергии иногда предусматриваются механические органы загрузки топлива с автоматической регулировкой. Но в этом случае и камера сгорания должна быть обеспечена специальными индикаторами, которые будут подавать команду на внесение очередной порции топлива.

Функциональные зоны газогенератора

Все внутреннее пространство агрегата можно условно поделить на четыре отдела:

• Зона просушки. Своего рода камера подготовки топлива, в которой те же дрова обретают оптимальную температуру без излишков влаги. Обычно температурный режим на этом участке составляет 150-200 °С.
• Зона сухой перегонки. Еще один этап подготовки твердотельного топлива, но в условиях более высокого температурного режима до 500 °С. На этой стадии газогенераторная установка обугливает дрова с целью выведения из них смол, кислот и других нежелательных веществ.
• Зона горения. Этот отдел размещается на уровне подключения воздушных каналов, по которым направляется воздух для поддержания стабильности горения. Конструкционно это обычная камера сжигания, которая присутствует во всех твердотопливных котлах. Средняя температура в ней варьируется от 1100 до 1300 °С.
• Зона восстановления. Участок между колосниковой решеткой и камерой сгорания. По аналогии с современными пиролизными котлами можно представить этот отдел как место повторного сгорания. Сюда из зоны сжигания попадает раскаленный уголь, который может выниматься или тут же утилизироваться.

Принцип работы газогенераторной установки

Рабочий процесс данного оборудования основывается на неполной переработке углерода, выделяемого при сжигании топлива.

В качестве твердотопливных элементов могут выступать как дрова с углем, так и биоматериалы наподобие торфяных брикетов, пеллетов или гранул из отходов деревоперерабатывающей промышленности.

Полученный углерод при взаимодействии с подведенными потоками воздуха может присоединять к себе атомы кислорода.

Полученный газ потенциально может отдать объем энергии, соответствующей лишь 30% от изначально загруженного топлива, из которого он был выработан.

С другой стороны, для переработки углерода требуется гораздо меньше ресурсов – как минимум, кислород требуется в минимальном объеме. И уже в процессе вторичного сжигания газогенераторная установка вырабатывает целевую энергию, пригодную для использования.

На этом этапе могут задействоваться различные преобразователи и аккумуляторные батареи – в зависимости от типа энергии, которую планируется получать из газовоздушной смеси.

Бытовые газогенераторы

Домашнее котельное оборудование — это полноценный резервный генератор, который можно использовать в случае отключения основного энергоснабжения.

Расчет газогенераторного оборудования по мощности

Мощность агрегата усредненно следует соотносить с площадью целевого помещения эксплуатации, имея в виду следующую взаимосвязь: на 10 м2 приходится 1 кВт мощностного потенциала от генерируемой газовой смеси.

Так, для площадки на 50 м2 потребуется установка не менее чем на 5 кВт, а если площадь производственного объекта составляет 1000 м2, то нужна будет система обогрева минимум на 100 кВт.

Плюсы технологии

Газогенераторы отлично справляются с базовыми задачами выработки энергии.

Так, если обычные твердотопливные агрегаты имеют КПД на уровне 60%, то газовые аналоги – более 80%.

Отмечаются и положительные нюансы обслуживания. Поскольку в камере происходит полное сгорание с выводом углекислотной смеси, в дальнейшем не требуется специальная очистка стен оборудования.

Безусловно, есть и преимущества экономического характера. Простейшая газогенераторная установка на дровах позволяет сэкономить до 30-40% по сравнению с электрическими обогревателями и котлами, обеспечивающими аналогичный тепловой эффект.

Виды газовых генераторов

Основным критерием, по которому осуществляется классификация газогенераторов, является мощность.

Условно выделяют четыре группы.

Маломощные газовые генераторы.

Их активная мощность не превышает 5-6 кВт. Этого достаточно для обслуживания дачного дома со стандартные набором бытовых электроприборов, таких, как чайник, электроплита, телевизор либо освещение. Подключать электронику, чувствительную к качеству напряжения, к такому газогенератору не рекомендуется, так как он не может обеспечить идеальное качество тока. Достаточно высокая цена (30-40 тысяч рублей) окупается относительной дешевизной газа и достаточно высоким моторесурсом.

Газогенераторы мощностью 10-20 кВт

Используют воздушное охлаждение. Такие агрегаты предназначены для обслуживания частных домов средних размеров. Обычно в комплектацию входит система автоматизации, запускающая газогенератор в случае обрыва сети. Благодаря воздушному охлаждению затраты на обслуживание прибора снижаются. Однако снижается и срок бесперебойной работы. Благодаря защитному кожуху агрегат можно запускать на улице – он работает при экстремально низких температурах до – 30 градусов.

Газогенераторы мощностью 10-25кВт

Используют жидкостное охлаждение. Принципиальное отличие этой группы заключается в возможности длительной беспрерывной работы. Если межсервисный период составляет 250 часов, генератор можно активно эксплуатировать 10 суток подряд без перерыва. После этого требуется замена масла. Ввиду высокой стоимости (от 450000 рублей), такие газогенераторы используются достаточно редко.

Мощные газогенераторы

Способны обслужить многоэтажный дом, несколько зданий или даже промышленное предприятие.

Максимальная выгода достигается, если дом подключен к газовой магистрали. Здесь есть один значительный нюанс – при низком давлении газа генератор не сможет работать на полную мощность. Потому определяясь, газогенератор какой лучше выбрать для частного дома, необходимо предварительно уточнить, насколько фактическое давление газа соответствует номинальному.

Чаще всего этот вид топлива используется на маломощных газогенераторах. 50-литрового газового баллона хватает на 17-20 часов работы.

Принцип работы и устройство

Электрическая станция, работающая на газу, функционирует так же, как и бензогенератор.

Принцип её работы заключается в преобразовании механической энергии в электрическую.

Все рабочие операции проходят в силовой установке и генераторе.

Их ход протекает следующим образом:

• Станция подключается к газовому баллону или магистральному трубопроводу;
• газ через систему патрубков и фильтрующих устройств поступает в двигатель и взаимодействует с воздухом;
• Сформировавшаяся топливно-воздушная смесь под действием цилиндров силового агрегата загорается, образуя газы расширения, которые активируют работу поршневого механизма;
• Вращательные движения от вала двигателя передаются роторному устройству, которое трансформирует их в электроэнергию.

Разновидности

Каждый газогенератор для дома классифицируется по ряду признаков:

• Длительности работы;
• Типу генератора;
• Виду топлива.

Длительность автономного функционирования

В соответствии с продолжительностью работы бытовые генераторы делятся на следующие разновидности:

• Постоянные. Устройства такого рода используются в качестве единственного источника энергии в домашней системе электроснабжения. Применение постоянного генератора будет оптимальным решением для энергообеспечения дачных участков и загородных коттеджей, которые располагаются вдали от электрических магистралей либо находятся в тех районах, где нет возможности подключения к сети. Установка может быть подключена к таким источникам газа, как баллоны, газгольдеры или трубопроводы.
• Резервные. Особенностью данного типа генераторов является необходимость его периодического выключения после нескольких часов непрерывной работы. Резервные установки могут работать в течение 20 часов, после чего им потребуется время на остывание, которое составляет в среднем около 2 часов. Аппараты этой категории могут использоваться только в качестве аварийных источников питания в период обесточивания внешних сетей.

Типы генераторов

В зависимости от типа генератора газовые электростанции делятся на следующие виды:

• Однофазные. Данные агрегаты используются в качестве источника питания для однофазных энергопотребителей, функционирующих от тока с напряжением 230 В. Такие устройства рассчитаны на электроснабжение коттеджа в пределах нескольких часов.
• Трёхфазные. Эти установки призваны обеспечить питание электроприборов, работающих от напряжения 380 В. Агрегаты такого типа применяются в производственных мастерских, а также на строительных площадках и территориях складских помещений. Использование трёхфазного генератора для загородного дома будет обоснованным лишь в том случае, если вблизи располагается трансформаторная подстанция на 380 В.

Виды используемого топлива

По виду используемого топлива все электростанции делятся на три типа:

• Газовые генераторы для дома на природном газе. Эти агрегаты используются в том случае, если к дому подведён магистральный газопровод. Важную роль здесь играет давление газа, так при низких значениях аппарат не сможет осуществлять свои функции на полную мощность. Поэтому перед установкой такого газогенератора необходимо проконсультироваться в соответствующих инстанциях.
• Электроустановки на сжиженном газу. Агрегаты данного типа обладают невысокой мощностью и способны проработать в непрерывном режиме на протяжении 15-20 часов. Подача топлива для таких аппаратов осуществляется посредством традиционных баллонов или специальных газгольдеров.

Виды газогенераторных установок

Разновидности газогенераторов:

1. Устройство с прямым способом генерации сжигает уголь и полукокс. Здесь забор газа происходит сверху агрегата, а кислород поступает сверху.
2. Агрегаты обратного процесса сжигают древесину и ее отходы. Кислород в таких изделиях поступает в камеру горения, а газ отдается снизу.
3. Приспособления поперечного способа получают кислород через фурмы внизу корпуса. Оттуда же, только с другой стороны отдается газ.

Газогенераторные энергоустановки

Для выработки электрической и тепловой энергии, в которых в качестве топлива могут быть использованы органическое сырье (древесная щепа, торф, сланцы и т.п.) или органосодержащие отходы (отходы лесозаготовительных и лесоперерабатывающих предприятий, лигнин, сельхозотходы, коммунальные и бытовые отходы и т.п.

Основой технологического процесса является термическая переработка углеродосодержащего сырья в горючий газ посредством химических реакций окисления, восстановления и термолиза, протекающих в спроектированных на современном уровне газогенераторах. Получаемый газ имеет теплотворную способность 1100-1250 ккал/нм 3 и может быть использован в качестве топлива в двигателях внутреннего сгорания, топках газо-мазутных котлов, а также в качестве энергоносителя в технологических и бытовых системах.

Возможны три основных схемы газогенераторных энергоустановок:

1. Газогенератор — конвертированная на газогенераторный газ дизель-электрическая станция (ДЭС) для выработки электрической и (по желанию потребителя) тепловой энергии за счет утилизации тепла при охлаждении генераторного газа перед дизельным двигателем, а также тепла выхлопных газов и системы охлаждения ДЭС.
2. Газогенератор — отопительный котел для выработки тепловой энергии.
3. Комбинированная система, являющаяся сочетанием первых двух и позволяющая реализовать любое соотношение тепловой и электрической энергии.

Таким образом, основными составляющими предлагаемых энергоустановок являются газогенератор, переведенная на генераторный газ ДЭС, отопительный котел, теплообменники или котлы утилизаторы, газоочистители , системы контроля, защиты и регулирования установки.

ЦНИДИ поставляет в соответствии с ТУ газогенераторный энергетический комплекс тепловой мощностью до 300 кВт, характеристики которого приведены в таблице 1.

Теплопроизводительность по генераторному газу, кВт

Параметры исходного топлива

— древесная щепа, окорок

— низкосортный уголь, бытовые органические отходы

Размеры частиц,

Швырок (поленья)

Размеры частиц, мм, не более

Допускается добавление до 20% опилок с размером части до 2 мм

1000 х 200 х 200

Влажность

Относительная влажность древесного топлива, %, не более

Объемная масса, кг/м 3

Номинальный расход древесного топлива, кг/ч

Параметры генераторного газа

Расход номинальный, нм 3 /ч

Состав сухого газа, %% (об):

Теплотворная способность газа, ккал/нм 3

Температура газа на выходе из газогенератора, ˚С, не более

Температура газа на входе в газодизель, ˚С, не более

Масса газогенераторного модуля, кг, не более

Габаритные размеры газогенераторного модуля, мм

Электрическая мощность на клеммах генератора, кВт, не более

Топливо для газодизеля:

Удельный расход топлива

Основного, нм 3 /кВт ч, не более

Запального, кг/кВт ч, не более

Конструкция установки разработана с учетом требований универсальности, т.е. использование твердого топлива широкого фракционного состава с размерами частей топлива от 10 до 1000 мм. Для простоты изготовления и эксплуатации, и для снижения стоимостных затрат выбран метод газификации с подачей в реакционную зону воздушного дутья, при котором вырабатывается газ с калорийностью от 1100 до 1250 ккал/нм 3 , при этом процесс газификации ведется под давлением близким к атмосферному

Генераторный газ из газогенератора отбирается с двух сторон зоны восстановления над колосниковой решеткой и через коллектор, являющийся одновременно подогревателем дутьевого воздуха, поступает в циклонные очистители, поверхность которых используется в качестве теплообменника для охлаждения генераторного газа и нагрева воздуха, подаваемого на сушку древесного топлива или другие технологические нужды.

Степень механизации и автоматизации процессов загрузки и золоудаления определяется исходя из конкретных условий эксплуатации.

Охлаждение генераторного газа можно осуществлять в воздушно-газовых или в водогазовых теплообменниках, получаемое тепло может использоваться для технических нужд или отопления.

Очистка газа от смеси проходит последовательно в фильтрах грубой и тонкой очистки.

Модернизация дизельных двигателей для работы на низкокалорийном генераторном газе возможна по двум направлениям. Переход на газодизельный цикл или на чисто газовый c принудительным искровым зажиганием. Первый вариант не требует значительных изменений в конструкции базового двигателя, однако связан с потреблением некоторого количества дизельного топлива, соизмеримого с расходом дизельного топлива при работе дизеля на холостом ходу. При этом сохраняется возможность работы по дизельному циклу. Второй вариант связан с более сложной модернизацией двигателя. При этом теряется возможность работы на дизельном топливе и двигатель способен потреблять только газовое топливо. Особенностью генераторного газа является то, что в процессе выработки его физико-химические параметры не остаются стабильными. Состав газа, соотношение горючих компонентов, теплотворная способность газа могут довольно сильно изменяться, поэтому, разработанная система регулирования двигателя обеспечивает поддержание заданного мощностного режима и оборотов двигателя при меняющейся теплотворной способности газового топлива.

Установки поставляются двух типоразмеров на 60 и 100 кВт электрической мощности и в двух комплектациях:

— с ручной загрузкой древесного топлива (состоит из модуля газификации и модуля электрогенерации);

— с механизированной загрузкой древесного топлива (комплектация с ручной загрузкой дополняется системой подготовки (измельчения), подачи (с помощью транспортёра) и загрузки древесного топлива.

При необходимости возможно получение больших мощностей путём объединения в единый энергетический комплекс (мини – ТЭЦ) нескольких газогенераторов и газодизельных агрегатов с обеспечением их параллельной работы.

Срок поставки одномодульных установок 4 (четыре) месяца.

Ориентировочные стоимости этих установок указаны в таблице.

Одномодульная газогенераторная установка

Мощность, кВт

Стоимость, тыс. руб.

ГГЭУ – 60 с ручной подачей древесного топлива

Как сделать газогенератор для дома или автомобиля

Двигатель внутреннего сгорания, работающий на дровах, — это вовсе не призрак из далекого прошлого. Автомобили и электростанции, использующие древесину в качестве энергоносителя, можно встретить и сегодня. Стоит уточнить: двигатель функционирует на газе, получаемом из дерева путем его сжигания определенным способом. Установки, вырабатывающие такой газ, называют газогенераторами, они достаточно давно применяются на промышленных предприятиях. Но можно ли изготовить газогенератор своими руками и стоит ли это делать – вопросы, ответы на которые призвана дать наша статья.

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.

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.

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:

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:

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).

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.

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.

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:

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:

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.

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:

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.

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.