Получать электричество можно и с помощью новых технологий, к которым относят и ветряные электростанции, и путем использования методов, известных уже несколько десятилетий. К устройствам для получения энергии относится газогенераторная установка. Прибор может быть основным источником электроэнергии и резервным, предназначенным для поддержки работы бытового оборудования при временных перебоях в электроснабжении. Применяются газогенераторы для выработки электроэнергии и для отопления помещений. Отличающееся высоким КПД оборудование является приемлемой альтернативой для обогрева частных домов при отсутствии природного газа.
Один из главных вопросов, возникающих у человека, не сталкивающегося с дровяным газогенератором – это что за принцип работы у оборудования и для чего оно нужно. Использование такого прибора для получения газа позволяет решить несколько задач:
Нагревая твердое топливо до 1100 °C и ограничивая в зону его горения доступ кислорода, можно сделать оборудование пиролизным. Основной принцип работы газогенератора заключается в превращении с помощью процесса пиролиза содержащейся в древесине целлюлозы в олефины (пропилен и этилен). Получившиеся газы очищаются системой фильтров от сажи, золы и других примесей, а затем охлаждаются. После охлаждения продукты оказываются во вторичной камере сгорания, где продолжают гореть, нагревая стенки котла. Для улучшения процесса горения в эту же топку подается воздух. О технических моментах подробно рассказано в видео ниже.
КПД пиролизных котлов выше по сравнению с обычными дровяными печами и котлами, и потраченные на создание самодельного газового генератора время и средства в перспективе окупятся. Тем более что дровяной газогенератор можно сделать не только отопительным, но и водонагревательным оборудованием. Для этого нагревающиеся в процессе горения дров стенки котла соединяются с теплообменником.
Среди преимуществ использования газовых генераторов стоит отметить:
Широкому распространению дровяных генераторов газа мешает несколько недостатков, главным из которых можно назвать большие габариты устройства. В видео ниже показан газогенератор, использующийся в процессе отопления слесарного цеха площадью 1200 м².
Кроме того, в процессе эксплуатации оборудование требует постоянной очистки – регулярно очищают центрифугу, топку и охлаждающие элементы. К минусам относится и необходимость в периодической замене «расходников» (фильтров для получаемого с помощью установки газа) и использовании только древесины с влажностью до 20%.
Дрова для растопки требуют места для хранения, а газ начинает образовываться только через 20–30 минут после начала горения. Применяя газогенератор для частного дома, на два последних недостатка не стоит обращать внимания, но для автомобиля эти минусы критичны. Регулировать температуру в топке практически невозможно, а стенки камеры сильно нагреваются, поэтому служит оборудование меньше по сравнению с дровяными печами и котлами использующимися для отопления.
Важный нюанс, который следует учитывать, создавая дровяной газогенератор своими руками – схема оборудования. На ней указываются не только элементы, но и направления движения потоков воздуха и газа. В Интернете можно найти разные варианты генераторов газа, а одним из самых популярных среди отечественных домовладельцев является устройство, собирающееся на основе металлической 200-литровой бочки.
В верхней части цилиндрического корпуса устраивается бункер для древесины, объем которого принимается равным примерно 60–70 литрам. В качестве фильтрующего элемента генератора обычно используют зигзагообразную трубу. Можно взять для этого и корпус огнетушителя. Фильтр комплектуется краном, позволяющим собирать и выводить наружу конденсат, который появляется при сгорании сырой древесины.
Принцип действия газогенератора на дровах, устройство и чертеж которого используются для создания самодельного устройства, заключается в следующем:
При сгорании влажных дров газ попадает в «юбку» и при контакте с холодным воздухом оставляет небольшое количество воды. Жидкость проходит через сепаратор, изготовленный из трубы со вставленной внутрь ребристой пластиной и сливается наружу. Для увеличения КПД котла, полученное при горении дров и очищенное газообразное топливо используется для дополнительного нагрева, попадая во вторую зону горения. При этом наружу выходит только углекислый газ (CO₂).
В видео ниже представлен вариант газгена для отопления изготовленный из листового металла.
Создавая газген своими руками, можно предусмотреть в конструкции бойлер. Вода нагревается обратным горючим газом, дополнительно охлаждающимся во время этого процесса. В среднем, такое оборудование обеспечивает нагрев 5–10 л воды в минуту на 20–30 градусов.
Место для оборудования выбирается с учетом отсутствия у вырабатываемого газа запаха и его опасности для человеческого организма . Поэтому устанавливать самодельные газогенераторы на дровах желательно в отдельных помещениях. Комната должна соответствовать тем же требованиям, что и котельная – иметь хорошую принудительную вентиляцию и объем не меньше 15 кубометров.
Для вывода газа применяется специальная газовая труба, закрепляемая хомутами к патрубку генератора. Под установкой обязательно предусматривается основание из несгораемых материалов. Также стоит отметить, что работы по сборке газогенератора должны выполняться профессионалом – если опыта в проведении таких работ нет, от изготовления самодельного устройства для получения газа или увеличения КПД сгорания дров лучше отказаться.
Отличием генератора газа для транспортного средства является его компактность и увеличенная надежность – хотя даже такие характеристики не позволяют ехать на машине с большой скоростью. Впрочем, разгон до 80–90 км/ч вполне возможен. Материалом изготовления автомобильного газогенератора чаще всего выступают металлические емкости. Серийное производство предусматривает использование нержавеющей стали, благодаря чему уменьшается масса генератора и улучшаются эстетические параметры. Кустарное производство таких приборов приводит к получению эффективных, но не слишком аккуратных на вид и тяжелых дровяных печей, газ от которых передается к газовому двигателю авто.
Автомобиль «Нива» работающий при помощи газогенератора
Неплохим вариантом для создания генератора газового топлива для небольшого автомобиля может стать старый пропановый баллон. Для внутренней части схемы устройства предусматривают использование ресивера от грузовика объемом 20 или 40 л. Для колосниковой решетки выбирают тонкий металл, для патрубков – обычные трубы для отопления.
Крышку с крепежом делают из верхней части баллона или листовой стали. Уплотняют ее с помощью обработанного графитовой пропиткой асбестового шнура. Грубый фильтр делается из старого огнетушителя или соответствующего по длине куска трубы. В нижней части фильтрующего элемента устанавливают конусообразную насадку, через которую будет отгружаться зола. Сверху трубу или огнетушитель накрывают крышкой со встроенным в нее патрубком.
Наличие охладителей, в качестве которых часто применяются биметаллические отопительные радиаторы, требуется по двум причинам:
Еще один важный элемент конструкции – смеситель, позволяющий регулировать пропорции газовоздушной смеси. Если не менять концентрацию топлива, в двигатель будет поступать газ с теплотой сгорания 4.5 МДж/м 3 , что в 7,5 раз меньше, чем у обычного пропана. Изменяя пропорцию с помощью специальной заслонки, газовоздушную смесь приводят в соответствие с обычным газом.
Ознакомьтесь с серией видео по созданию газогенератора для автомобиля «Москвич».
Перед тем как устанавливать газогенератор работающий на дровах, требуется выбрать подходящее место. На грузовых авто, установка размещается между кабиной и кузовом, на автобусах – сбоку (со стороны водителя). Для легкового автомобиля допускается два варианта – монтаж в багажнике или на отдельном прицепе.
Газогенератор в багажном отделении выглядит аккуратнее и не нарушает дизайн транспортного средства. Но пользоваться таким устройством неудобно, а места для перевозки грузов практически не остается. Отдельная установка прибора на прицепе позволяет не только сохранить пространство в багажнике, но и упрощает ремонт оборудования. Кроме того, прицепной газогенератор можно при необходимости отсоединить, переведя машину на бензин или баллонный газ. Недостаток варианта с прицепом – увеличение общей длины транспорта, создающее проблемы при парковке, и дополнительные расходы на приобретение прицепа.
Создавая домашний газогенератор для отопления дома или работы ДВС, можно получить приспособление, позволяющее отчасти заменить природный газ и вырабатывать электричество, уменьшающее расход дров за счет увеличения КПД и повышающее время горения одной порции твердого топлива. Время горения одной закладки древесины в топку газового генератора при использовании полученного газа как дополнительного энергоносителя, достигает 8–20 часов. Эксплуатация оборудования достаточно простая, если не считать периодической очистки, а замены требуют только фильтрующие элементы.
Несмотря на эти плюсы, устанавливать самодельный древесный газген на автомобиль нецелесообразно Экономия окажется не такой значительной, как снижение уровня комфорта использования транспортного средства и непредсказуемые последствия для двигателя внутреннего сгорания. Единственным веским аргументом в пользу такого решения, могут быть лишь проблемы с приобретением бензина.
Приемлемый вариант – сборка своими руками газогенератора для частного дома. В этом случае прибор станет источником газа для отопительного котла, газовой плиты и небольшой домашней электростанции.
Стремление человека сохранить окружающую среду заставляет его задумываться над возможностью создания оборудования, работа которого не будет влиять на экологию. На современном этапе большой ущерб природе наносится автомобильным транспортом, а именно выхлопными газами. Это привело к созданию электромобилей, которые сегодня уже начинают выпускаться на серийном уровне. Но есть и другая возможность сократить вредность выбросов и сэкономить на топливе – установив автомобильный газогенератор.
В качество топливо дрова
Обычно газогенераторными установками оснащают большегрузные автомобили с мощным двигателем, хотя при желании таким устройством может быть оборудован и легковой транспорт.
При этом агрегат имеет относительно компактные размеры, но они все равно не будут пропорциональные габаритам авто. Например, сконструированный для мотоцикла и собранный своими руками будет сопоставим с коляской для транспортного средства. Поэтому назвать его небольшим можно с большой натяжкой. Кроме того, использование газогенераторов с маломощными двигателями приводит к нехватке мощности.
Что же входит в комплектацию автомобильного газогенератора? В первую очередь – это устройство в котором происходит процесс преобразования древесины или другого топлива в горючий газ. Но поскольку полученная смесь нуждается в очистке, то ни один генератор для автомобиля не обходится без очистителей.
Причем они представлены в виде трех горизонтальных конструкций и одной вертикальной. В первых происходит предварительная очистка от механических примесей с одновременным охлаждением. Вертикальный очиститель предназначен для более тонкой очистки.
Схема агрегата на дровах
Кроме этого в состав автомобильного газогенератора на дровах входят:
Что касается устройства газогенератора для автомобиля и его основного блока, то он заключен в корпусе и состоит из бункера и отдела для топлива. Крепится этот узел к раме автомобиля.
Вверху располагается фланец, соединяющий все детали в одно целое. Загрузочный люк оборудован крышкой, которая прижимается запорной рукояткой. Отбор газа осуществляется из патрубка. Загрузка топлива осуществляется через специальный люк. Выходя из агрегата, газ проходит очистку последовательно в каждом цилиндре и оттуда поступает в двигатель.
Автомобили, в которых установлено такое устройство, используют в виде топливной смеси газ, вырабатываемый при сжигании дров, угля или других компонентов. Принцип действия газогенератора на автомобиль, выполненного своими руками основан на неполном сгорании углерода. При этом выделяется третья часть энергии и, следовательно, полученный газ имеет меньшую теплоту сгорания, чем исходный материал.
Смотрим видео, о газогенераторах и принцип работы:
В процесс сжигания древесины или угля с добавлением пара происходит экзотермическая реакция между образующимся составом и водой, что в свою очередь приводит к разделению смеси на водород и углекислый газ. Это приводит к снижению температуры вырабатываемого вещества и в то же время повышает КПД до 80%.
Возможно использование газа без охлаждения, в случае полного сжигания твердого топлива. При этом КПД газификации может достигать 100%.
Но так как в процессе очистки происходит разбавление газа азотом, то его калорийность получается низкой. Но в то же время для его сгорания используется меньше воздуха, следовательно, он ненамного уступает традиционным топливовоздушным смесям.
Одним из самых простых агрегатов будет собранный на основе старого газового баллона. При этом все остальные комплектующие также легко найти и стоят они недорого. Итак, приступаем к сборке автомобильного газогенератора своими руками.
Простой и экологичный
Баллон выполняет функции корпуса. Внутри он разделен на две зоны:
И здесь же находится сердцевина газогенератора. Возможно в качестве корпуса использовать и металлический ящик, сваренный из стальных листов.
Но все же лучшим вариантом является баллон, поскольку места сварки со временем могут прохудиться, что приведет к аварийной ситуации. Важно учитывать и то, что при если внутри генератора будет скапливаться газ, то это может привести к взрыву, поэтому лучше собирать конструкцию таким образом, чтобы он сразу выходил в двигатель. Схему газогенератора для автомобиля вы сможете найти в сети.
Смотрим видео, этапы работ:
Но, выбрав за основу газовый баллон, необходимо учесть и то, что в нем может остаться смесь и при резке это способно вызвать небольшой взрыв. Чтобы избежать этого нужно или продуть его сжатым воздухом или разрезать, заполнив водой.
Далее вырезается дно и прорезается горловина под загрузку топлива. Крышка должна быть удобной для того чтобы засыпать древесные отходы. Затем выполняется колосниковая решетка. При этом нужно учитывать, что на нее будет приходиться термическая нагрузка.
Следующий этап – подготовка крышки для бункера. Она может быть выполнена из листа металла, но обязательно изолирована асбестовым шнуром. Чтобы он не пригорал нужно обработать его графитовой смазкой. Купить его можно на хозяйственном рынке.
Далее изготавливается фурма, на которую будет приходиться основная термическая нагрузка, а также фильтр. Если в качестве топлива предполагается использование дров или угля, то эта составляющая является обязательной, так как позволит избавиться от большого количества взвешенных частиц пыли, содержащихся в них. И для того чтобы избежать их попадания в карбюратор и используется фильтр.
Следующая деталь – радиатор. Он может быть выполнен из дюралевых батарей отопления или обычных водопроводных труб. Нужно учитывать, что проходное сечение радиатора должно превышать размер присоединенных к нему труб. Это поможет избежать сопротивление газу при прохождении по нему.
Продолжаем делать агрегат своими руками видео 2:
Последняя деталь – это фильтр очистки. Он может быть выполнен из современных и недорогих материалов, которые легко поддаются чистке и имеют большой срок службы. Чертеж газогенератора для авто легко найти в сети.
Далее остается зафиксировать газогенератор в багажнике и подключить его к двигателю. Для этого подводится трубка, по которой древесный газ будет поступать в мотор. Вместе с ним остается и основное горючее – бензин. И последний шаг – отрегулировать калорийность консистенции.
В чем же заключается преимущество использования таких агрегатов? В первую очередь в том, что в них применяется топливо, не требующее какой-либо обработки. При этом в таких автомобилях энергия не нужна.
Еще одним плюсом является способность устройств, производящих древесный газ, самозаряжаться. Поэтому нет необходимости устанавливать на автомобиль мощный химический аккумулятор, который к тому же достаточно сложно утилизировать при выходе из строя. В то же время отходами газогенератора является зола, а это как известно прекрасное удобрение.
Но все же самым главным достоинством таких автомобильных генераторов считается их экологическая безопасность. При правильно сконструированном газогенераторе в воздушное пространство попадает намного меньше вредных веществ, чем от работы дизельного или бензинового двигателя.
Однако и некоторые недостатки у самодельных газогенераторов для авто имеются. И одним из них является достаточно большой размер установки. Это связано с тем, что древесный газ обладает низкой удельной энергией.
Генератор для вашего авто
Еще один минус – невозможность достигнуть скорости как при работе на бензине. Это связано с тем, что в древесном газе находится до 50% азота, который не поддерживает горение. Поэтому двигателя достается мало топлива, чем и вызвано снижение его мощности.
К тому же процесс горения происходит достаточно медленно, что не позволяет использовать высокие обороты. Этот аспект приводит к снижению динамических характеристик транспорта.
Естественно, такие автомобили весьма неудобны в эксплуатации, потому что выйти на рабочую температуру генератор может только через 10 минут после запуска. Так что сесть за руль и уехать, как в обычном авто не получится.
Между заправками нужно извлекать золу, что также не добавляет популярности газогенератору. Образование смол, при сжигании древесины, требует использования фильтров, которые нуждаются в регулярном обслуживании.
В общем хотя идея создать автомобиль, работающий на дровах и имеет ряд достоинств, все же она требует дальнейшего усовершенствования. Пока же такое транспортное средство далеко не идеально и нуждается в дополнительном обслуживании, если сравнивать с бензиновыми моделями.
На дровах ездили не только паровозы, на дровах так же ездили автомобили. Причем достаточно "современные" с двигателем внутреннего сгорания.
Конечно, в качестве рабочего топлива использовались не сами дрова, а их производное - горючий газ.
Газ получался в процессе неполного сгорания дров в устройстве называемом газогенератор
.
Химически процесс получения нужного газа можно описать так:
При полном сгорании топлива углерод соединяется с кислородом и получается углекислый газ: C + O 2 = CO 2
Углекислый газ к сожалению не горюч:(
А вот когда происходит неполное сгорание, то получается оксид углерода (угарный газ): C + O = CO
Угарный газ горюч, температура начала его горения от 700°: 2CO + O 2 = 2CO 2
Эти процессы происходят в "зоне горения" газогенератора.
Оксид углерода так же можно получить при прохождении углекислого газа через слой раскаленного топлива (дров): C + CO 2 = 2CO
В воздухе, как и в топливе присутствует влага, которая соединяясь с угарным газом образует водород: CO + H 2 O = CO 2 + H 2
Эта реакция происходит в "зоне восстановления" газогенератора.
Обе зоны – горения и восстановления – несут общее название "активная зона газификации".
В качестве топлива для газогенераторов подходят не только дрова, но и древесный уголь, торф, бурый уголь, каменный уголь. Однако дрова чаще используются как более доступное средство.
Примерный состав газа, полученного в газогенераторе при работе на древесных чурках с влажностью 20%, примерно такой (в % от объема):
- водород Н 2 16,1%;
- углекислый газ СО 2 9,2%;
- оксид углерода СО 20,9%;
- метан СН 4 2,3%;
- непредельные углеводороды СnHm (без смол) 0,2%;
- кислород О 2 1,6%;
- азот N 2 49,7%
Таким образом, генераторный газ
состоит из горючих компонентов (СО, Н 2 , СН 4 , СnHm) и балласта (СО 2 , О 2 , N 2 , Н 2 О)
Горючие компоненты, после очистки и охлаждения, вполне нормально работают(горят) в двигателе внутреннего сгорания обычного автомобиля.
Большое распространение автомобили с газогенераторами получили в 30-х годах 20 века, когда снабжение бензином было затруднено, особенно в краях далеких от НПЗ.
Первым серийным газогенераторным автомобилем в нашей стране стал ЗИС-13, но подлинно массовыми «газгенами» стали ГАЗ-42, ЗИС-21 и УралЗИС-352.
ГАЗ-42
ЗИС-21
Для разных видов топлива были разработаны газогенераторы соответствующих типов:
— газогенераторы прямого процесса газификации;
— газогенераторы обращенного (обратного, или «опрокинутого») процесса газификации;
— газогенераторы поперечного (горизонтального) процесса газификации.
Основным преимуществом газогенераторов прямого процесса являлась возможность газифицировать небитуминозные многозольные сорта твердого топлива – полукокс и антрацит.
В газогенераторах прямого процесса подача воздуха обычно осуществлялась через колосниковую решетку снизу, а газ отбирался сверху. Непосредственно над решеткой располагалась зона горения. За счет выделяемого при горении тепла температура в зоне достигала 1300 – 1700 С.
Над зоной горения, занимавшей лишь 30 – 50 мм высоты слоя топлива, находилась зона восстановления. Так как восстановительные реакции протекают с поглощением тепла, то температура в зоне восстановления снижалась до 700 – 900 С.
Выше активное зоны находились зона сухой перегонки и зона подсушки топлива. Эти зоны обогревались теплом, выделяемым в активной зоне, а также теплом проходящих газов в том случае, если газоотборный патрубок располагался в верхней части генератора. Обычно газоотборный патрубок располагали на высоте, позволяющей отвести газ непосредственно на его выходе из активной зоны. Температура в зоне сухой перегонки составляла 150 – 450 С, а в зоне подсушки 100 – 150 С.
В газогенераторах прямого процесса влага топлива не попадала в зону горения, поэтому воду в эту зону подводили специально, путем предварительного испарения и смешивания с поступающим в газогенератор воздухом. Водяные пары, реагируя с углеродом топлива, обогащали генераторный газ образующимся водородом, что повышало мощность двигателя.
Газогенераторы обращенного процесса были предназначены для газификации битуминозных (смолистых) сортов твердого топлива – древесных чурок и древесного угля.
В генераторах этого типа воздух подавался в среднюю по их высоте часть, в которой и происходил процесс горения. Отбор образовавшихся газов осуществлялся ниже подвода воздуха. Активная зона занимала часть газогенератора от места подвода воздуха до колосниковой решетки, ниже которой был расположен зольник с газоотборным патрубком.
Зоны сухой перегонки и подсушки располагались выше активной зоны, поэтому влага топлива и смолы не могли выйти из газогенератора, минуя активную зону. Проходя через зону с высокой температурой, продукты сухой перегонки подвергались разложению, в результате чего количество смол в выходящем из генератора газе было незначительным. Как правило, в газогенераторах обращенного процесса газификации горячий генераторный газ использовался для подогрева топлива в бункере. Благодаря этому улучшалась осадка топлива, так как устранялось прилипание покрытых смолой чурок к стенкам бункера и тем самым повышалась устойчивость работы генератора.
В газогенераторах поперечного процесса воздух с высокой скоростью дутья подводился через фурму, расположенную сбоку в нижней части. Отбор газа осуществлялся через газоотборную решетку, расположенную напротив фурмы, со стороны газоотборного патрубка. Активная зона была сосредоточена на небольшом пространстве между концом формы и газоотборной решеткой. Над ней располагалась зона сухой перегонки и выше – зона подсушки топлива.
Отличительной особенностью газогенератора этого типа являлась локализация очага горения в небольшом объеме и ведение процесса газификации при высокой температуре. Это обеспечивало газогенератору поперечного процесса хорошую приспособляемость к изменению режимов и снижает время пуска.
Этот газогенератор, так же как и газогенератор прямого процесса, был непригоден для газификации топлив с большим содержанием смол. Эти установки применяли для древесного угля, древесноугольных брикетов, торфяного кокса.
Наибольшее распространение получили газогенераторные установки обращенного процесса газификации
, работавшие на древесных чурках.
Примером такого газогененератора может служить газогенератор устанавливавшийся на ГАЗ-42
Газогенератор ГАЗ-42 состоял из цилиндрического корпуса 1, изготовленного из 2-миллиметровой листовой стали, загрузочного люка 2 и внутреннего бункера 3, к нижней части которого была приварена стальная цельнолитая камера газификации 8 с периферийным подводом воздуха (через фурмы).
Нижняя часть газогенератора служила зольником, который периодически очищался через зольниковый люк 7.
Воздух под действием разрежения, создаваемого двигателем, открывал обратный клапан 5 и через клапанную коробку 4, футорку 6, воздушный пояс и фурмы поступал в камеру газификации 8. Образующийся газ выходил из-под юбки камеры 8, поднимался вверх, проходил через кольцевое пространство между корпусом и внутренним бункером и отсасывался через газоотборный патрубок 10, расположенный в верхней части газогенератора.
Равномерный отбор газа по всей окружной поверхности газогенератора обеспечивался отражателем 9, приваренным к внутренней стенке корпуса 1 со стороны газоотборного патрубка 10.
Для более полного разложения смол, особенно при малых нагрузках газогенератора, в камере газификации было предусмотрено сужение – горловина. Помимо уменьшения смолы в газе, применение горловины одновременно приводило к обеднению газа горючими компонентами сухой перегонки.
На величину получаемой мощности влияла согласованность таких параметров конструкции газогенератора, как диаметр камеры газификации по фурменному поясу, проходное сечение фурм, диаметр горловины и высота активной зоны.
Газогенераторы обращенного процесса применяли и для газификации древесного угля. Вследствие большого количества углерода в древесном угле процесс протекал при высокой температуре, которая разрушительно действовала на детали камеры газификации.
Для повышения долговечности камер газогенераторов, работающих на древесном угле, применяли центральный подвод воздуха, снижавший воздействие высокой температуры на стенки камеры газификации.
Чтобы нормально эксплуатировать автомобиль на дровах, одного газогенератора недостаточно. Полученный газ необходимо очистить от вредных для двигателя примесей: смол и сажи. Поэтому была придумана система фильтрации, включающая три дополнительных ступени: фильтр грубой очистки – циклон; радиатор – охладитель; фильтр тонкой очистки.
В качестве простейшего фильтра грубой очистки использовался циклон.
Загрязненный газ попадая внутрь, движется по кругу на высокой скорости, за счет чего крупные и средние частицы золы отбрасываются на стенки центробежной силой и выводятся через отверстие в конусе.
Как пример - промышленный циклон использовавшийся на НАТИ-Г-78
Газ поступал в очиститель через патрубок 1, располагавшийся касательно к корпусу циклона. Вследствие этого газ получал вращательное движение и наиболее тяжелые частицы, содержащиеся в нем, отбрасывались центробежной силой к стенкам корпуса 3.
Ударившись о стенки, частицы падали в пылесборник 6.
Отражатель 4 препятствовал возвращению частиц в газовый поток.
Очищенный газ выходил из циклона через газоотборный патрубок 2.
Удаление осадка осуществлялось через люк 5.
На выходе из газогенератора газ имел высокую температуру.
Чтобы улучшить наполнение цилиндров «зарядом» топлива, газ требовалось охладить. Для этого газ пропускался через длинный трубопровод, соединявший газогенератор с фильтром тонкой очистки, или через охладитель радиаторного типа, который устанавливался перед водяным радиатором автомобиля.
Охладитель радиаторного типа газогенераторной установки УралЗИС-2Г имел 16 трубок, расположенных вертикально в один ряд.
Для слива воды при промывке охладителя служили пробки в нижнем резервуаре.
Конденсат вытекал наружу через отверстия в пробках.
Два кронштейна, приваренные к нижнему резервуару, служили для крепления охладителя на поперечине рамы автомобиля.
Чаще всего в автомобильных газогенераторных установках применяли комбинированную систему инерционной очистки и охлаждения газа в грубых очистителях – охладителях. Осаждение крупных и средних частиц в таких очистителях осуществлялось путем изменения направления и скорости движения газа. При этом одновременно происходило охлаждение газа вследствие передачи тепла стенкам очистителя.
Фильтр тонкой очистки
Для тонкой очистки газа чаще всего применяли очистители с кольцами.
Очистители этого типа представляли собой цилиндрический резервуар, корпус 3 которого был разделен на три части двумя горизонтальными металлическими сетками 5, на которых ровным слоем лежали кольца 4, изготовленные из листовой стали.
Процесс охлаждения газа, начавшись в грубых очистителях – охладителях, продолжался и в фильтре тонкой очистки. Влага конденсировалась на поверхности колец и способствовала осаживанию на кольцах мелких частиц.
Газ входил в очиститель через нижнюю трубу 6, и пройдя два слоя колец, отсасывался через газоотборную трубу 1, соединенную со смесителем двигателя.
Для загрузки, выгрузки и промывки колец использовали люки на боковой поверхности корпуса.
Применялись конструкции, в которых в качестве фильтрующего материала использовалась вода или масло. Принцип работы водяных (барботажных) очистителей заключался в том, что газ в виде маленьких пузырьков проходил через слой воды и таким образом избавлялся от мелких частиц.
Вентилятор розжига
В автомобильных установках розжиг газогенератора осуществляется центробежным вентилятором с электрическим приводом. При работе вентилятор розжига продувал газ из газогенератора через всю систему очистки и охлаждения, поэтому вентилятор старались разместить ближе к смесителю двигателя, чтобы процессе розжига заполнить горючим газом весь газопровод.
Вентилятор розжига газогенераторной установки состоял из кожуха 1 и 2, в котором вращалась соединенная с валом электродвигателя крыльчатка 3. Кожух, отштампованный из листовой стали, одной из половин крепился к фланцу электродвигателя. К торцу другой половины был подведен газоприемный патрубок 4.
Образование горючей смеси из генераторного газа и воздуха происходило в смесителе.
Простейший двухструйный смеситель а представлял собой тройник с пересекающимися потоками газа и воздуха.
Количество засасываемой в двигатель смеси регулировалось дроссельной заслонкой 1, а качество смеси – воздушной заслонкой 2, которая изменяла количество поступающего в смеситель воздуха.
Эжекционные смесители б) и в) различались по принципу подвода воздуха и газа. В первом случае газ в корпус смесителя 3 подводился через сопло 4, а воздух засасывался через кольцевой зазор вокруг сопла. Во втором случае в центр смесителя подавался воздух, а по периферии – газ.
Воздушная заслонка обычно была связана с рычагом, установленном на рулевой колонке автомобиля и регулировалась водителем вручную. Дроссельной заслонкой водитель управлял с помощью педали.
1. Проще всего переоборудовать машину с карбюраторным двигателем.
2. Чем больше мощность и рабочий объем двигателя, тем выше производительность должна быть у газогенератора. Соответственно, он вырастет в размерах. Чтобы уместить установку в багажник легкового авто, потребуется вырезать часть днища. Если вы не хотите затрагивать кузов, то сразу планируйте ставить дровяной генератор с фильтрами и охладителем на прицеп.
3. Для изготовления камеры газификации, где температура превышает 1000 °С, применяйте низкоуглеродистую толстую сталь (4-5 мм).
4. Чтобы уменьшить содержание смол в газовой смеси, делайте камеру с горловиной, как это показано на чертеже.
Важный момент . Не стоит увеличивать диаметр камеры газификации (на чертеже он равен 340 мм) с целью добиться большей производительности. Прирост получится мизерный, а качество переработки древесины ухудшится. А вот высоту 183 см выдерживать не обязательно, разве что вы поставите агрегат на прицеп или на раму грузовика. Топливный бункер и зольник можно укоротить.
Для сборки внутренней части автомобильного газогенератора (бункера) сгодится старый пропановый баллон, ресивер от грузовика КаМАЗ или толстостенная труба. Учитывая, что диаметр стального сосуда равен 300 мм, остальные размеры нужно пропорционально уменьшить. Исключение – камера газификации, ее минимальный диаметр составляет 140 мм. На кожух и крышку генератора пойдет металл толщиной 1.5 мм. Последняя уплотняется графитно-асбестовым шнуром.
Сопутствующие агрегаты – фильтры и охладители – делаются так:
Циклон сварите из отработавшего огнетушителя или отрезка трубы диаметром 10 см, как это изображено на чертеже. Входной патрубок приделайте сбоку, выпускной – сверху.
Охладитель силового газа лучше сделать из стальных труб в виде змеевика. Есть и другие варианты: использование старых конвекторов, батарей отопления и радиаторов.
Фильтр тонкой очистки изготовьте из любой цилиндрической емкости (например, бочки), наполненной базальтовым волокном.
Чертеж Циклона
Для розжига и запуска газгена вам потребуется вентилятор в виде улитки, устанавливаемый в моторном отсеке (для испытаний сойдет и бытовой пылесос). К нему требование простое: детали, соприкасающиеся с газовой смесью, должны быть металлическими. Топливная магистраль, ведущая к карбюратору, прокладывается под днищем авто и выполняется из стальной трубы.
Для справки . Если вместо дров использовать древесный уголь, то примесей на выходе газогенератора будет значительно меньше, что хорошо для двигателя. Такое топливо выжигается из дерева по простой технологии – в закрытой бочке или яме.
Подключение к ДВС
Поскольку теплотворная способность генерируемого из дров топлива гораздо ниже, чем у бензина, то для нормальной работы мотора соотношение воздух/горючее нужно изменить. Для этого придется смастерить смеситель и поставить его на впускном тракте. Простейший вид смесителя – воздушная заслонка, управляемая тягой из салона.
Завести холодный мотор достаточно тяжело. Поэтому не стоит полностью отказываться от бензина, а подавать его только во время запуска, а потом переходить на горючее, вырабатываемое газгеном. Чтобы реализовать переключение на разные виды топлива, изготовьте смеситель по схеме, предложенной в книге И. С. Мезина «Транспортные газогенераторы» :
Теперь про особенности пуска и работы ДВС на дровах и угле:
-
размер чурок, загружаемых в бункер, не должен превышать 6 см;
-
сырую древесину применять нельзя, поскольку вся выделяемая теплота уйдет на испарение воды и процесс пиролиза будет крайне вялым;
-
розжиг производится через специальное отверстие с обратным клапаном при включенном вентиляторе не позже чем за 20 минут до поездки;
-
мощность мотора снижается примерно на 50% по сравнению с ездой на бензине;
-
из предыдущего пункта вытекает, что ресурс работы двигателя на самодельном горючем тоже уменьшается.
Примечательно, что после кратковременных стоянок машина спокойно заводится от газгена, без перехода на бензин. После длительного простоя потребуется 5-10 минут на повторный розжиг установки.
В качестве эпилога.
Дровяные газогенераторы, сделанные своими руками, можно не только ставить на автомобили, но и применять для домашних нужд. Это и отопительные котлы и бытовые электрогенераторы, работающие от дизельных или бензиновых двигателей.
Конечно такие устройства имеют право на жизнь только при достаточном количестве дешевого топлива (дров).
Кстати, существуют современные образцы газогенераторных установок.
Электрогенераторы:
Автомобильные газогенераторы:
Тойота Camry 2,0 GLI на древесном газу
Небольшой, экономичный и очень энергичный автомобиль. Из-за низкого расхода топлива, одна заправка дает возможность проехать около 500 км. Прицеп не сильно влияет на управление автомобилем.
Максимальная скорость 95 км/ч (на 4-й передаче)
Расход топлива: 20 кг/100 км.
Дальность пробега: 500 км (на торфе)
Мощность на бензине 96 кВт.
КПП механика 5ст.
Обслуживание: очистка фильтра каждые 2000 км
Chevrolet El Camino, 1987
Двигатель: 350 л.с., 5,7 литров, автоматическая КПП
Топливо: Древесина
Расход: приблизительно 40 кг / 100 км.
Дальность пробега: 200 км на одной загрузке. Можно брать топлива для 700-километров пробега
Максимальная скорость: более 120 км/ч
Вес автомобиля: ~ 2 300 кг
Газогенератор был изготовлен в 2007 году
Электронное управление двигателем: Motec M800. Электронное управление подачи смеси, контроль выхлопных газов, лямбда-зонд. Возможна работа как на бензине, так и на газу.
Автоматический розжиг газогенератора. Соответствует ЕВРО-4.
В заключении посмотрите видео УАЗа на дровах, который сделал умелец из Белорусии:
Использованы материалы сайтов: ЗаРулем , auto.onliner.by (локальная копия), а так же информация из книг, список которых представлен внизу.
Использование газа от сгоревшего древесного угля известно с конца 1800-х годов. Газ по трубам подавался в дома, использовался в уличных фонарях. Еще в 1862 в Париже ездил омнибус с газогенераторной установкой. В трудные времена человечество снова возвращалось к газогенерации. Во времена Второй мировой войны на газгене работало около 450 тыс. автомобилей только в одной Европе. Большое количество такой техники было и в СССР. Даже сейчас в Северной Кореи используются автомашины с газогенераторами.
Инструменты и материалы:
-Металлическое ведро с крышкой и прокладкой;
-Банка из под краски;
-Поролон;
-Металлический лист;
-Различные трубы с фитингами;
-Запорная арматура;
-Термостойкий герметик;
-Крепеж;
-Сварочный аппарат;
-Дрель;
-Ключи;
-Сверла;
-Детектор окиси углерода;
Таким же образом закрепил в крышке ведра газовыводящий патрубок. Здесь автор использовал две пластины, одна сверху крышки другая снизу. Газовыводящая трубка установлена таким образом, что бы она немного не доходила до половины топки.
Несмотря на сложность устройства, народным умельцам удается сооружать газогенератор своими руками, создавать модели с оптимальными параметрами для экономичного обогрева жилья. При необходимости можно легко освоить чертежи газогенераторов для самостоятельного изготовления и изучить конструктивные особенности агрегата.
Агрегат представляет собой механизированное устройство, работа которого предусматривает продуцирование газа из всевозможных видов твердого топлива – дров, угля, смесей. Полученный ресурс применяется в различных целях: направляется на отопление жилья, используется как топливо для автомобиля, находит применение в обеспечении работы электростанций. Устройство газогенератора на дровах базируется на узлах, описанных далее.
Изготавливается из листов стали, которые соединяются сварочным способом. Чаще всего встречаются модели цилиндрической формы. Притом среди самодельных агрегатов немало и генераторов газа прямоугольной конфигурации. Корпус оснащается ножками, которые приварены к днищу.
Емкость установлена внутри корпуса и представляет собой камеру для загрузки топлива. Отсек по форме повторяет геометрию корпуса, в его изготовлении применяют малоуглеродистую сталь.
Отсек можно увидеть в нижней части корпуса, он необходим для поддержки процесса горения. Узел изготавливают из жаропрочной стали, в некоторых моделях рабочую поверхность выполняют с применением керамики. Для крекинга смол в дальнем сегменте отсека оборудуется горловина из жаропрочной хромистой стали.
В средней части камеры сгорания расположены фурмы, по которым подается воздух. Конструкция предусматривает калиброванные отверстия, которые соединены с воздухораспределительной коробкой. Обратный клапан на выходе из воздухораспределительной коробки препятствует утечке горючей массы из газогенератора.
Колосник из чугуна расположен в нижней части корпуса газогенерирующей установки на дровах и служит для поддержки раскаленных углей. Средняя часть конструкции подвижная, что необходимо для чистки решетки от шлаков. Для поворота колосника применяют специальный рычаг.
Конструкция предусматривает герметично закрывающиеся крышки с продуманным функционалом. Особенности верхнего загрузочного люка:
В случае избыточного давления внутри камеры крышка люка приподнимается при помощи рессоры.
Боковая поверхность корпуса также оборудована верхним и нижним загрузочными люками:
Газ отводится через патрубок, который соединен с трубой газопровода. Перед тем, как выводить его за пределы генератора, используют потенциал горячего газа для подсушивания топлива в камере загрузки. Так, отводящий газопровод прокладывается по кольцевой линии вокруг камеры, что охватывает периметр между корпусом и бункером. Отбор газа выполняется в зоне восстановления, чаще всего в верхней половине агрегата газификации, но также возможно отведение ресурса и из нижней части корпуса.
На выходе из генерирующей установки газ поступает в фильтрующие устройства, которые располагаются за корпусом газгена. Фильтры представляют собой трубчатые конструкции с соответствующим очищающим наполнителем. Перед поступлением в фильтр тонкой очистки необходимо охладить газ, для чего применяется специальный охладительный отсек. Далее очищенный газ направляется в смесительную установку для смешивания с воздухом.
По особенностям устройства различают следующие виды газогенераторов:
Горизонтальные газгены способны легко адаптироваться к смене режимов работы, также среди достоинств агрегата отмечают то, что для пуска установки потребуется минимальный временной промежуток.
Наряду с такими достоинствами газогенераторов, как независимость и продуктивность, отмечают ряд других, не менее значимых, преимуществ газогенерирующих установок:
Помимо использования различных видов древесины и отходов деревообработки, в генераторах газа допускается утилизация пластмассы, резиновых изделий и других полимеров.
Недостатки генераторов газификации:
Кроме этого, если температура обратки в системе опускается ниже отметки 60°C, в газоходе выпадает конденсат.
Решая, как сделать био газогенератор своими руками, первым делом выбирают конструкцию. Для этого стоит использовать схемы заводских или самодельных агрегатов. Имея готовые чертежи, несложно изготовить газген для отопления или же газогенератор для копчения своими руками.
Для самостоятельного изготовления газогенератора необходимо подготовить следующие инструменты:
В устройстве вертикального процесса горения вырабатываемый газ поднимается вертикально вверх и направляется по трубе для фильтрации и охлаждения. Порядок действий:
Необходимо помнить, что герметичность – одно из важных условий корректной работы устройства.
В теплосиловых установках горизонтального процесса горения газ перемещается в нижней половине корпуса горизонтальными потоками. Устройство несколько проще, чем в аналогичном оборудовании вертикального вида.
Составные элементы горизонтального газогенератора:
При конструировании агрегата следует использовать схемы и чертежи промышленных или самодельных газгенов.
Ошибочно считают, что самодельный газогенерирующий агрегат способен работать на древесине с влажностью до 50%. При этом стоит учесть, что чем выше уровень влажности топлива, тем ниже эффективность теплосилового устройства. Для оптимизации рабочего процесса стоит использовать горячий газ для подогрева и сушки дров в бункере. В этих целях между корпусом и загрузочной камерой прокладывается газопровод: часть тепловой энергии расходуется на просушку топливных ресурсов.
