Газогенератор на дровах: устройство и принцип работы, схемы и чертежи конструкции_

В качестве источника энергии используют не только готовый природный газ. Его производят самостоятельно, путём сжигания того или иного вида органического топлива, в частности дров. Можно собрать газогенератор своими руками, что обойдется значительно дешевле готового агрегата. В газогенераторе образуются горючие газы CO, CH4, H2 и другие, которые потом применяются для различных целей.

Устройство и принцип работы газогенератора на дровах

Получить горючий газ можно методом сжигания дров в газогенераторе

В обычных условиях, при свободном доступе кислорода, процесс сжигания дров сопровождается выделением некоторого количества тепла. Но когда кислорода недостаточно для активного горения, дрова тлеют с образованием древесного газа, который включает горючие газы CO (оксид углерода), H2 (водород), CH4 (метан) и непредельные углеводороды без смол. Также на выходе образуются негорючие вещества: CO2, O2, N2, H2O, которые являются балластом, в конечном счете газовую смесь от них нужно очистить.

Газогенератор устроен следующим образом:

Корпус выполнен из стали чаще всего цилиндрической формы. Имеется камера заполнения, в которую загружается топливо. Камера установлена внутри корпуса и закреплена болтами. Люк загрузочной камеры снабжен уплотнителем.
Камера сгорания устанавливается в нижней части, изнутри она бывает керамической. В ней топливо сгорает. Крекинг смол происходит в нижней ее части – там расположена горловина из хромистой стали с асбестовым шнуром, который играет роль уплотнительной прокладки между ней и корпусом.
Воздух подается в камеру сгорания через отверстия, соединённые с воздухораспределительная коробкой, так называемые фурмы. На выходе из камеры устанавливается обратный клапан во избежание выхода горючего газа. Установленный на входе вентилятор позволяет увеличивать мощность двигателя или сжигать в дровяном газогенераторе топливо влажностью более 50%.
Колосниковая решетка размещена в нижней части газогенератора и предназначена для удержания раскаленных углей. В ней предусмотрены отверстия, через которые зола проваливается в зольник. Средняя её часть подвижна, чтобы её можно было очищать.
Есть несколько загрузочных люков: верхний с амортизатором, который приподнимает крышку при избыточном давлении, и два боковых: один выше – для добавления топлива в зону восстановления, а другой ниже – для удаления золы.
За корпусом располагают фильтр циклонного вихревого типа. Здесь осуществляется грубая очистка газа. Затем газовая смесь охлаждается в охладителе, поступает в фильтр тонкой очистки. После фильтра она направляется в смеситель, где насыщается воздухом. Потом газовоздушная смесь поступает к месту использования.

Трубопровод, по которому газ транспортируется к месту непосредственного использования, чаще всего подсоединяют к патрубку, установленному в зоне восстановления. Пока газ горячий на выходе из газогенератора, он может использоваться для подогрева воды, подсушивания дров в камере загрузки. Например, в последнем случае трубу пропускают между корпусом газогенератора и бункером заполнения.

Устройство самодельного газогенератора

Горючий газ в газогенераторе получается следующим образом:

В верхней части камеры загрузки температура находится на уровне 150–200°C. Благодаря тому, что организован кольцевой трубопровод, по которому проходит горячий газ, только что вышедший из газогенератора, дрова здесь подсушиваются.
Средняя часть бункера – зона сухой перегонки. На этом уровне топливо обугливается при температуре 300–500°C без доступа воздуха. Из топлива выделяется смола и кислоты.
В зоне горения, которая расположена ниже камеры сгорания, температура поддерживается на уровне 1100–1300°C. Обугленное топливо, а также выделившиеся из него смолы и кислоты благодаря подаче воздуха сгорают с образованием газов CO и CO2.
Зона восстановления расположена выше зоны горения: между ней и колосниковой решеткой. Газ CO2, который образовался в зоне горения, поднимается вверх, преодолевает раскаленный уголь и взаимодействует с углеродом угля, таким образом восстанавливаясь до образования окиси углерода. Кроме CO, также образуется CO2 и H2.

На выходе из зоны восстановления смесь газов охлаждается, затем очищается от уксусной и муравьиной кислоты, частиц золы и смешивается с воздухом.

Типы газогенераторов

Газогенератор обратного процесса

Различают газогенераторы прямого, обратного и горизонтального процесса. В газогенераторах с прямым типом газогенерации воздух подается снизу через колосниковую решетку, а газ забирается сверху. Такой газогенератор оптимально подходит для сжигания угля полукокса и антрацита. Мощность генератора повышается за счет обогащения газа водородом из воды.

Газогенератор обратного процесса отличается тем, что воздух подается в зону горения, в среднюю часть, а забирается газ из зольника, ниже зоны горения. В таком газогенераторе обычно газ используется для подогрева дров. Прибор оптимально подходит для сжигания топлива, содержащего смолы: древесных отходов, дров, древесного угля.

В газогенераторах горизонтального процесса воздух подается сбоку, внизу, причём на выходе воздухозаборной камеры устанавливается вентилятор для нагнетания воздуха. Активная зона занимает небольшое место – между отверстием фурмы и газоотводной решеткой. Такой генератор быстро разогревается и реагирует на изменение режимов работы.

Пиролизный котел имеет усовершенствованную конструкцию по сравнению с простым газогенератором. У него две камеры сгорания: в первой из них сгорает топливо и образуется горючий газ, а в другой газ сгорает и тепло передается теплоносителю. Чтобы превратить газогенератор в пиролизный котёл, нужно добавить еще одну камеру сгорания и теплообменник.

Пиролизные генераторы полностью сжигают дрова, поэтому более экономны и экологичны

Схема действия пиролизного газогенератора такова:

Воздух подается в камеру сгорания через регулируемое окно камеры первичного забора воздуха до тех пор, пока дрова не разгорятся.
Подача кислорода уменьшается. Котел переходит в режим газогенерации, дрова начинают медленно тлеть. Этого добиваются с помощью автоматического регулятора, который уменьшает доступ воздуха в топку.
В результате начинает выделяться пиролизный газ. Он поступает в камеру дожигания.
Когда котел переходит в режим газогенерации, подается вторичный воздух, необходимый для дожига. Пока воздух достигает нужной камеры, он нагревается до температуры, при которой вступает в реакцию с пиролизным газом.
В верхней камере расположены распределители воздуха с отверстиями. Через них поступает вторичный воздух, воспламеняющий топливные газы. Благодаря этому пиролизные газы превращаются в тепловую энергию.

Выбросы опасных оксидов в атмосферу минимальны, температура газов из дров, выходящих из пиролизного газогенератора, не превышает 130-160°C. Теплоноситель проходит путь от нижней до верхней части котла, забирая тепловую энергию от всех поверхностей.

Подключение и запуск газогенератора на дровах

При установке газогенератора на авто завести машину будет сложнее это лучше делать на бензине

Необходимо учитывать особенности использования газогенератора на дровах при подключении его к автомобилю. Эксперты не советуют полностью отказываться от бензина, потому что завести двигатель на дровах проблематично. Рекомендуется запускать мотор путем подачи бензина, а уже затем переходить на газ. Переключение на разные виды топлива можно организовать с помощью смесителя, изготовленного по схеме Мезина И.С.

Есть и другие ограничения:

Размер дров не более 6 см.
В качестве топлива используется только высушенная древесина, потому что на процесс испарения воды затрачивается дополнительное тепло, пиролизных газов в этом случае образуется меньше.
Газогенераторный двигатель, работающий на дровах, на 50% теряет в мощности по сравнению с бензиновым.
Розжиг осуществляется при включенном вентиляторе за 20 минут до отъезда.

Работая на самодельном горючем, двигатель быстрее изнашивается.

Преимущества и недостатки газгена

Газогенераторы можно использовать в схеме автономной газификации дома

Одним из преимуществ газогенераторной установки являются широкие возможности использования горючего газа:

для приготовления пищи,
для отопления дома,
в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания.

В первом случае трубы от газового генератора подводят к кухонной плите. Во втором – полученный газ сжигается в пиролизном котле и используется для отопления жилых домов, теплиц, а также производственных помещений, цехов и предприятий. Двигатели внутреннего сгорания, работающие на газе, служат приводом электрогенераторов, насосных станций и даже автомобилей.

Помимо этого, выделяются и другие положительные моменты:

Некоторые модели газогенераторов на дровах автономны. Их можно установить там, где невозможно провести электричество или где затруднен подвоз газа в баллонах.
По сравнению с твердотопливным котлом, КПД которого составляет около 60%, газогенераторный котел работает с КПД 80–95%.
В обычном котле дрова сгорают за 3–5 часов. В газогенераторе одна закладка прогорает примерно за 8–12 часов, причём скорость горения зависит от вида топлива и устройства котла. Если котел с верхним горением, дрова горят до 25 часов, а уголь 5–8 дней.
Древесное топливо сгорает полностью, поэтому не приходится часто чистить газоход и зольник.
Мощность газогенератора регулируется от 30 до 100%.
Газогенератор практически не выбрасывает в атмосферу вредных веществ.
Установки экономичны по сравнению с обычными газовыми или жидкотопливными котлами.
Некоторые газогенераторы справляются с неполностью высушенной древесиной и даже свежесрубленной.
Необязательно рубить поленья, в газген можно заложить дрова длиной до 1 метра.
В газогенератор на опилках и дровах можно загружать полимерные материалы: резину, полиэтилен, пластмассу.
Газогенератор более безопасен, если сравнивать с твердотопливным котлом.

Газогенератор по стоимости превышает цену твердотопливного котла

Недостатки:

Газовый генератор стоит примерно в 2 раза дороже обычного твердотопливного котла.
Не все модели могут работать без электричества, в некоторых устройствах используется вентилятор для нагнетания воздуха, требующий подключения к электросети.
Следствием использования на неполной мощности является нестабильное горение, которое приводит к образованию дегтя.
Низкая температура обратки отопления (ниже 60°С) становится причиной образования конденсата.
Некоторые модели работают только на хорошо просушенной древесине.

Учитывая стоимость расходных материалов, даже самостоятельно изготовленный газогенератор на дровах обойдется довольно дорого.

Изготовление газогенератора своими руками

Можно составить схему газогенератора самостоятельно, изучив принцип его работы, либо использовать в качестве основы чертеж готового котла и собрать его аналог. Умельцы самостоятельно собирают даже газогенераторы, предназначенные для выработки электроэнергии на дровах.

Для изготовления газогенератора на дровах для мотоцикла своими руками потребуются:

100-литровая металлическая бочка,
толстостенная труба диаметром 160 мм,
фильтры для тонкой и грубой очистки,
чайник из нержавейки,
диск от косилки,
шестигранник,
низкотемпературная батарея,
труба со сгоном,
огнетушитель,
металлический бидон,
ресивер.

Схема газогенераторной установки для изготовления своими руками

В трубе просверливаются отверстия для установки фурм. В диске от роторной косилки изготавливается отверстие под диаметр трубы. Диск и труба свариваются между собой. Сверху приваривают бидон, а также патрубки для подачи воздуха и отвода газа.

Огнетушитель нужен для изготовления очистителя центробежного типа. К нему приваривают два патрубка – сверху и сбоку, а сам огнетушитель – к бочке, у которой отсутствует крышка и дно. В бочке, в нижней части, вырезается отверстие для сбора золы и закрывается резьбовой пробкой.

Сварная конструкция из трубы и бидона устанавливается в бочку. Предварительно к диску приваривают опоры и на цепях, снизу, подвешивают зольник, изготовленный из чайника. На бидон устанавливают крышку от бочки с предварительно вырезанным в ней отверстием.

Из низкотемпературной батареи сооружают охладитель и соединяют его с готовой конструкцией с помощью фланцев. Обязательно делают отверстие для слива конденсата.

Фильтр изготавливают из двух металлических ведер из-под краски. Их ставят друг на друга и сваривают. В дне проделывают отверстия. Верхнее наполняют минеральной ватой, а нижнее – керамзитом.

Вентилятор для розжига можно сделать из печки трактора. Его устанавливают в передней зоне мотоциклетной коляски с подрамником и подключают к системе с помощью полимерных труб. В качестве регуляторов поступления газа монтируют два шаровых крана: один – к вентилятору розжига, другой – к смесителю. Смеситель располагают перед карбюратором и подключают к распределителю. Под карбюратором сооружают коллектор из стальных труб.

Бункер для твердого топлива закрепляют внутри корпуса или отводят для этой цели часть корпуса газгена, отделив ее с помощью металлических листов.

К нижней части бочки стоит приварить ножки, которые будут обеспечивать устойчивость конструкции.

Необходимо тщательно герметизировать газген, собранный своими руками, потому что отсутствие неконтролируемого доступа кислорода – главное условие правильной работы устройства.

Советы по эксплуатации

Газогенератор лучше устанавливать в специальном утепленном помещении

Газогенераторы, а также котлы отопления, работающие по принципу газогенератора, устанавливаются внутри жилых домов, в специально отведенных для этого помещениях – подвалах и цокольных этажах. Кроме того, их можно разместить на улице. Место выбирается в зависимости от типа котла и особенностей его устройства. Пиролизные котлы чаще устанавливают внутри дома, поскольку при их обслуживании не образуется много мусора. К тому же топливо довольно лёгкое и с его перемещением особых проблем не возникает.

Газогенераторы, работающие на дровах, угле и особенно предназначенные для сжигания длинных поленьев, лучше установить вне дома: будет проще очищать прибор от золы и загружать дрова. К тому же газген, установленный на улице, более пожаробезопасен.

Если котел размещается вне дома, необходимо выполнить насыпную теплоизоляцию, чтобы температура окружающей среды никак не влияла на работу газогенератора. Систему управления рекомендуется защитить кожухом с крышкой, чтобы внутрь не попадали осадки. Если газогенератор используется в качестве котла отопления, трубы, отводящие газ, прокладываются в земле, чтобы избежать значительно остывания газовой смеси.

Дымоход рекомендуется соединять в последовательности, обратной направлению движения дыма, тогда на нём будет скапливаться меньше частиц гари и смол.