Принцип работы газогенератора на дровах: принцип работы, плюсы и минусы использования

Принцип работы газового генератора | Строительный портал

В поисках альтернативного источника энергии пришло понимание, что не обязательно добывать газ в шахтах, чтобы затем сжигать его в котлах и двигателях внутреннего сгорания, горючий газ можно добывать из отходов производства и древесины. Газогенератор или как его еще называют генератор газов путем сжигания местного топлива – дров, торфа, древесного угля, опилок и других отходов древесины, а также иногда других органических остатков способны выделять/генерировать горючие газы, такие как СО, СН4, Н2 и другие. Вариантов использования полученного газа несколько, но в любом случае в основу каждого устройства положен принцип газогенератора. О том, как работает газогенератор, из каких элементов он состоит, а также какие процессы проходят внутри него, мы расскажем в данной статье. Также рассмотрим варианты дальнейшего использования полученного газа и места, где можно устанавливать подобные агрегаты.

1. Преимущества и недостатки генераторов газа
2. Принцип работы газового генератора – газогенератора
3. Типы газогенераторов
4. Место установки газового генератора
5. Дровяной газовый генератор своими руками

Итак, какие же существуют варианты использования газа, полученного в газогенераторе?

Первый – горючий газ направляется к газовой плите на кухне и используется для приготовления пищи. Второй – горючий газ сжигается сразу же в пиролизном котле отопления с газогенератором, соответственно, используется для отопления дома или теплиц. Кстати, подобные котлы могут называться газовым котлом на дровах, твердотопливным пиролизным котлом, газогенераторным котлом на дровах. Все они могут использоваться как для бытовых нужд, так и для отопления огромных производств и цехов или предприятий. Третий – горючий газ может направляться в двигатель внутреннего сгорания, который служит приводом насосной станции или генератора электроэнергии. Газовый генератор на дровах позволяет получать электроэнергию в тех регионах, где нет возможности провести линии электропередач, выполнить прокладку газопровода и затруднен подвоз газа в баллонах. Помимо автономности у газогенераторов есть и другие преимущества, которые мы раскроем ниже.

Преимущества и недостатки генераторов газа

В качестве примера рассмотрим преимущества и недостатки газогенераторных котлов отопления. Пиролизные котлы относятся к категории твердотопливных, но существенно отличаются от обычных печей на дровах или угле, где происходит обычный процесс сгорания топлива.

Преимущества газогенераторных котлов:

• КПД газогенераторных котлов находится в диапазоне 80 – 95 %, в то время как КПД обычного твердотопливного котла редко превышает 60 %.
• Регулируемый процесс горения в газогенераторном котле – одна закладка дров может гореть от 8 до 12 часов, для сравнения в обычном котле горение длится 3 – 5 часов. В газогенераторных котлах с верхним горением сгорание дров длится до 25 часов, а уголь может гореть 5 – 8 дней.
• Топливо сгорает полностью, поэтому чистить зольник и газоход приходится не часто.
• Благодаря тому, что процесс горения можно регулировать (мощность регулируется в диапазоне 30 – 100 %), работу котла можно автоматизировать, как например, газового или жидкотопливного.
• Выброс вредных веществ в атмосферу из газогенератора минимален.
• Газогенераторные котлы экономнее обычных.
• Топливо для газогенераторов не обязательно должно быть подсушено до 20 % влажности, существуют модели котлов, в которых можно использовать древесину до 50 % влажности и даже свежесрубленную.
• Возможность загрузки в котел неколотых поленьев до 1 м длиной и даже больше.

• Помимо дров и отходов древесной промышленности в пиролизных котлах можно утилизировать резину, пластмассу и другие полимеры.
• Высокая безопасность котла по сравнению с обычным твердотопливным котлом обеспечивается автоматикой и материалами, из которых изготовлен агрегат, а в особенности камеры сгорания.

Если говорить о газогенераторах, которые используются для производства электроэнергии, то они обладают точно такими же достоинствами, такими как экологичность, экономичность, высокий КПД, высокое октановое число 110 – 140, универсальность в плане используемого топлива и большая эффективность в зимнее время.

Недостатки газогенераторных котлов:

• На газовый генератор цена в 1,5 – 2 раза выше, чем на обычный твердотопливный котел.
• В большинстве своем газогенераторы энергозависимы, так как для подсоса воздуха используется вентилятор, но также существуют модели, которые могут работать и без электричества.
• Если использовать газогенераторный котел на мощности ниже 50 %, то наблюдается нестабильное горение – как результат выпадение в осадок дёгтя, который скапливается в газоходе.
• Температура обратки отопления не должна быть ниже 60 °С, иначе в газоходе будет выпадать конденсат.
• Обычно газогенераторы требовательны к влажности топлива, но как уже писалось выше, есть модели, в которых можно сжигать даже свежесрубленную древесину.

Других существенных недостатков газогенераторов не выявлено.

Кстати, газогенераторы – не такое уж и новое изобретение. Еще в середине прошлого века, когда большая часть нефтяных ресурсов Германии шла на вооружение, в качестве топлива для автомобилей использовались дрова. Даже на грузовые автомобили устанавливались газогенераторы. Современные агрегаты не слишком далеко ушли в своей конструкции, но, тем не менее, основательно усовершенствованы.

Принцип работы газового генератора – газогенератора

В генераторе газов или газогенераторе из твердого топлива добывается горючий газ. Основной секрет заключается в том, что в камеру сгорания подается воздух, объема которого недостаточно для полного сгорания топлива, при этом соблюдается высокая температура порядка 1100 – 1400 °С. Полученный газ охлаждается и направляется к потребителю или двигателю внутреннего сгорания, если, например, планируется добывать электричество. Более детально принцип работы газогенератора рассмотрим ниже, уточнив какой процесс в каком элементе агрегата происходит.

Устройство газового генератора на древесине

Рассмотрим устройство газогенератора бытового назначения. Сразу хотелось бы отметить, что пиролизные котлы с газогенератором отличаются от предложенной схемы, так как сгорание газа происходит внутри котла во второй камере сгорания. Мы же рассмотрим лишь сам газогенератор, на выходе из которого получается горючий газ.

Схема газогенератора:

Корпус газогенератора изготовлен из листовой стали и имеет сварные швы. Самая распространенная форма корпуса – цилиндрическая, но она вполне может быть и прямоугольной. К нижней части корпуса приварено днище и ножки, на которых будет стоять газогенератор.

Бункер или камера заполнения служит для загрузки внутрь газогенератора топлива. Он также имеет цилиндрическую форму и изготовлен из малоуглеродистой стали. Бункер установлен внутри корпуса газогенератора и закреплен болтами. На крышке люка, ведущего в бункер, на кромках использован асбестовый уплотнитель или прокладка. Так как асбест запрещен для использования в жилых помещениях, то существуют модели газогенераторов, уплотнители крышки которой изготовлены из другого материала.

Камера сгорания находится в нижней части бункера и изготовлена из жаропрочной стали, иногда внутренняя поверхность камеры сгорания отделывается керамикой. В камере сгорания происходит горение топлива. В нижней ее части происходит крекинг смол, для чего там установлена горловина, изготовленная из жаропрочной хромистой стали. Между корпусом и горловиной находится прокладка – уплотнительный асбестовый шнур. В средней части камеры сгорания находятся фурмы для подачи воздуха. Фурмы представляют собой калиброванные отверстия, которые соединяются с воздухораспределительной коробкой, связанной с атмосферой. Фурмы и распределительная коробка также изготавливаются из жаропрочной стали. На выходе из воздухораспределительной коробки установлен обратный клапан, который препятствует выходу горючего газа из газогенератора. Чтобы повысить мощность двигателя или иметь возможность использовать дрова повышенной влажности (более 50 %), перед воздухораспределительной коробкой можно установить вентилятор, который будет нагнетать внутрь воздух.

Колосниковая решетка служит для того, чтобы поддерживать раскаленные угли. Она располагается в нижней части газогенератора. Через отверстия решетки зола от сгоревших углей проваливается в зольник. Чтобы колосниковую решетку можно было очищать от шлака, ее средняя часть сделана подвижной. Для поворота чугунных колосников предусмотрен специальный рычаг.

Загрузочные люки оснащены герметично закрывающимися крышками. Например, верхний загрузочный люк откидывается горизонтально и уплотнен асбестовым шнуром. В креплении крышки есть специальный амортизатор – рессора, которая приподнимает крышку в случае избыточного давления внутри камеры. Сбоку корпуса есть также два загрузочных люка: один сверху – для добавления топлива в зону восстановления, второй снизу – для удаления золы. Отбор газа производится в зоне восстановления, поэтому чаще всего в верхней части газогенератора, но также возможно отведение газа и из нижней части агрегата. Отбор газа производится через патрубок, к которому приварены трубы газопровода. Не обязательно сразу же выводить газ за пределы корпуса газогенератора, пока он горячий, его можно использовать для подогрева и подсушивания дров или другого топлива в камере загрузки. Для этого отводящий газопровод проводится по кольцевой вокруг камеры, между корпусом газогенератора и бункером.

Фильтр «Циклон» и фильтр тонкой очистки располагаются за корпусом газогенератора. Они изготовлены из труб, наполненных фильтрующими элементами.

Прежде чем поступить в фильтр тонкой очистки, газ проходит через охладитель. А после фильтра тонкой очистки очищенный газ поступает в смеситель, где смешивается с воздухом. И только затем газо-воздушная смесь поступает в двигатель внутреннего сгорания.

Более наглядно последовательность движения горючего газа, после того как он вышел из газогенератора, показана на схеме ниже.

Дрова или другое топливо горит в камере сгорания, окисляясь воздухом, поступающим в камеру сгорания через фурмы из воздухораспределительной коробки. Полученный горючий газ поступает в фильтр Циклон, где очищается. Затем охлаждается в фильтре грубой очистки. Затем уже охлажденный газ поступает в фильтр тонкой очистки, а затем в смеситель. Из смесителя полученная смесь поступает в двигатель.

Процесс превращения топлива в газ

И все же: как из твердого топлива получается газ? Внутри газогенератора происходит некий процесс превращения, который разбит на несколько этапов, происходящих в разных зонах:

Зона подсушки находится в верхней части бункера. Здесь температура порядка 150 – 200 °С. Топливо подсушивается горячим газом, который движется по кольцевому трубопроводу, как было описано выше.

Зона сухой перегонки расположена в средней части бункера. Здесь без доступа воздуха и при температуре 300 – 500 °С топливо обугливается. Из древесины выделяются кислоты, смолы и другие элементы сухой перегонки.

Зона горения находится внизу камеры сгорания в зоне, где расположены фурмы, через которые поступает воздух. Здесь при подаче воздуха и температуре 1100 – 1300 °С обугленное топливо и элементы сухой перегонки сгорают, в результате чего образуются газы СО и СО2.

Зона восстановления находится выше зоны горения между колосниковой решеткой и зоной горения. Здесь газ СО2 поднимается вверх, проходит через раскаленный уголь, взаимодействует с углеродом (С) угля и на выходе образуется газ СО – окись углерода. В данном процессе также участвует влага из топлива, поэтому помимо СО образуется СО2 и Н2.

Зоны горения и восстановления называются зоной активной газификации. В результате генераторный газ состоит из нескольких компонентов:

• Горючие газы: СО (оксид углерода), Н2 (водород), СН4 (метан) и СnНm (непредельные углеводороды без смол).
• Балласт: СО2 (углекислый газ), О2 (кислород), N2 (азот), Н2О (вода).

Полученный газ охлаждается до температуры окружающей среды, затем очищается от муравьиной и уксусной кислоты, золы, взвешенных частиц и смешивается с воздухом.

Типы газогенераторов

Различают три типа газогенераторов: прямого процесса газогенерации, обратного и горизонтального.

Газогенераторы прямого процесса могут сжигать уголь полукокс и антрацит – топливо небитуминозное. Конструктивное отличие данного типа агрегатов в том, что воздух поступает через колосниковую решетку снизу, а забор газа производится сверху. В газогенераторах прямого процесса влага из топлива не попадает в зону горения, поэтому ее подводят специально. Обогащение генераторного газа водородом из воды повышает мощность генератора.

Газогенераторы опрокинутого или обращенного процесса предназначены для сжигания смолистого топлива – дров, древесного угля и отходов. Их конструктивное отличие в том, что воздух подается в среднюю часть – в зону горения, а забор газа производится ниже зоны горения – в зольнике. Обычно в агрегатах такого типа отобранный горячий газ используется для подогрева топлива в бункере.

Газогенераторы горизонтального или поперечного процесса газификации отличаются тем, что воздух в них подводится сбоку – в нижней части корпуса, причем подается он с высокой скоростью дутья через фурмы. Отбор газа производится  напротив фурмы через газоотборную решетку. Активная зона газификации в газогенераторе горизонтального процесса очень мала и сосредоточена между концом фурмы и газоотборной решеткой. Время пуска такого генератора намного меньше, также он легко приспосабливается к смене режимов работы.

Место установки газового генератора

Газогенераторы и газогенераторные котлы отопления можно устанавливать как внутри жилых помещений, например, в подвалах и цокольных этажах, так и на улице.

Так называемые пеллетные котлы чаще всего устанавливают в доме, так как их загрузка не сопряжена с большим количеством мусора, а также мешки с пеллетами весят немного и могут храниться где-то рядом с котлом.

Газогенераторы на дровах, а в особенности на дровах большой длины, имеет смысл устанавливать на улице недалеко от места хранения дров. Так можно будет подвезти дрова на тачке непосредственно к котлу или газогенератору и не спускать их в подвал дома. Стоящий на улице котел избавляет от грязи и золы в подвале. Особенно это актуально для деревянных домов, где повышенные нормы пожаробезопасности. Внешний корпус котла изготавливается из нержавеющей стали, которая не подвержена коррозии. Также котлы теплоизолированы насыпной теплоизоляцией, чтобы температура окружающей среды минимально влияла на процесс газификации и скорость пуска котла. Система регулирования размещается в стальном кожухе под крышкой, чтобы на нее не попадали осадки. Дымовая труба имеет двойные стенки. Если вас интересует, как подключить газовый генератор, если он стоит на улице, то ответ прост – трубы прокладываются в земле, чтобы они минимально охлаждались, если это котел отопления. Трубы отопления подходят к котлу снизу, а сам котел устанавливается так, чтобы при длительных перерывах в использовании он не замерзал.

Кстати, как уже отмечалось, длительность процесса горения топлива в котле может быть от 12 часов и достигать 25 часов. В зависимости от мощности котла и площади отапливаемого помещения, его придется топить раз в два дня, а иногда и раз в неделю. Чтобы сохранить вырабатываемое котлом тепло на столь длительный период, используется теплоаккумулятор.

Дровяной газовый генератор своими руками

В том чтобы изготовить газогенератор своими руками, нет ничего сверхсложного. Многие используют такой агрегат для бытовых нужд или устанавливают на автомобиль. Перед тем как начать изготавливать газогенератор самостоятельно, необходимо ознакомиться с принципом его действия и выбрать подходящую для себя схему работы.

Понадобятся – бочка, трубы или старая батарея радиаторов, фильтры тонкой и грубой очистки газа, вентилятор. С другой стороны набор элементов может быть самым разным, все зависит от фантазии исполнителя.

Ниже посмотрите видео пример газогенератора самостоятельного изготовления.

Схема газогенратора:

В интернете можно найти как фото, так и чертежи по монтажу газовых генераторов и пиролизных котлов. Есть даже умельцы, которые берут за основу готовый проверенный котел и полностью повторяют его в домашних условиях. Получается дешевле намного.

Схема газогенераторного котла:

Отличие пиролизного котла от обычного газогенератора в том, что он состоит из двух камер сгорания: в одной сгорает топливо и образуется газ, а в другой – сгорает газ и находится теплообменник. Устройство и принцип работы газогенератора мы уже рассмотрели, добавьте в него только вторую камеру сгорания, которая должна располагаться вверху, и теплообменник сверху. Иногда теплообменник располагают сбоку. Также не забудьте о разных типах газогенераторов, так что вторая камера сгорания может находиться не только сверху.

При сборе дымохода постарайтесь собирать его в последовательности, обратной движению дыма, так на его стенках будет меньше оседать всякой гадости. Сам дымоход лучше сделать легкоразбираемым, чтобы его можно было легко и быстро чистить. Пространство вокруг котла отопления должно быть свободным, так как он нагревается в процессе работы.  После монтажа котла придется изучить его «повадки» и подобрать оптимальный для себя режим работы, при котором сгорают все смолы.

Хотелось бы отметить, что газогенератор может рассматриваться не только как сжигатель полезной древесины, но и как утилизатор отходов. В нем можно сжигать остатки линолеума, пакетов, мешков, резины, пластиковых бутылок и другого бытового мусора.

Газогенератор на дровах – принцип работы и устройство

Газ, который мы часто используем для приготовления пищи, отопления дома и нагрева воды для хозяйственных нужд, добывается не только из недр земли. Его можно получить, сжигая некоторые природные материалы, к примеру, древесину, опилки, уголь, торф, отходы сельского хозяйства и прочее. Даже некоторые виды мусора пригодны для этого дела (старый паркет, линолеум некоторые виды пластика). Ведь при сгорании вышеуказанных материалов выделяется газ, который, если смешать в определенных пропорциях с кислородом, прекрасно горит и выделяет относительно большое количество тепловой энергии. Только для этого вам придется приобрести специальный вид отопительного оборудования – газогенератор на дровах.

Принцип работы

Итак, чтобы дрова в топке смогли выделить необходимое количество горючего газа, необходимо, чтобы они горели при небольшой подаче кислорода. По сути, топливо должно не гореть, а тлеть. Но при этом температура внутри камеры должна быть немаленькой, не меньше +1100°С. Это одно из основных условий.

С газами такой температуры работать очень сложно, ведь их качество достаточно низкое, чтобы использовать его по прямому назначению. Просто коэффициент полезного действия от их сжигания будет не очень большим, поэтому топочные газы обычно очищают. Но перед этим их необходимо немного охладить.

Горизонтальная модель газогенератора

Чистка газов производится на специальных фильтрах, где их очищают от золы, взвешенных частиц, кислот (муравьиной и уксусной) и других примесей. После чего они поступает в смесительную емкость, где производится смешение газов со свежим воздухом. И вот уже готовая воздушно-газовая смесь может быть использована по прямому назначению. Вот такой принцип работы газогенератора на дровах. Процесс не самый простой, поэтому и устройство данного агрегата непростое. Хотя многие домашние мастера изготавливают их своими руками.

Кстати, пиролизные котлы на твердом топливе – это одна из разновидностей газогенератора. Правда, в них отсутствует этапы охлаждения топочных газов и их очистка. Горючий материал сразу же из камеры сгорания дров попадает внутрь второй топки, где газы обогащаются кислородом и сжигаются. Для других целей газ не используется.

Достоинства и недостатки

Как и любой вид отопительного оборудования, газогенераторные котлы на твердом топливе обладают плюсами и минусами в конструкции и эксплуатации.

Простая конструкция

Достоинства

• Начнем с коэффициента полезного действия, как с самого основополагающего критерия эффективной работы агрегата. Так вот у пиролизных твердотопливных котлов он имеет диапазон 85-95%. Для сравнения: у обычных дровяных агрегатов КПД не превышает 65%. Коэффициент полезного действия определяет соотношение расхода топлива, которого хватает на выработку необходимого количества тепловой энергии. А она, в свою очередь, должна быть рационально использована для поддержания необходимого температурного режима внутри помещений. Вот такая сложная взаимосвязь.
• В газогенераторах топливо горит гораздо дольше, чем в обычных приборах. Если в качестве топлива используются дрова, то продолжительность сжигания одной закладки может хватить на пару дней. С углем этот показатель гораздо больше, до одной недели.
• Устройство газогенератора на дровах имеет определенные конструктивные особенности, которые помогают сжечь топливо до конца. Остается лишь одна зола и сажа на стенках камеры сгорания. Почему это положительная сторона? Здесь два фактора: закладка горит дольше, чистка прибора упрощается.
• Обычно твердотопливные котлы плохо поддаются автоматизации. Регулировать процессы, происходящие внутри агрегата практически невозможно. В газогенераторных печах на дровах процесс горения можно автоматизировать. Конечно, это не так просто, как, скажем, с газовыми или электрическими отопительными приборами, но такая возможность присутствует.
• Так как угарные газы очищаются и сгорают, то это говорит о том, что в окружающую атмосферу попадает незначительное количество вредных веществ. На сегодняшний день это один из самых жестких требований, который пиролизными котлами на дровах полностью выполняются.
• Современные модели газогенераторов обладают различными преимуществами, которые выделяют их из общей категории твердотопливных котлов. К примеру, в топке некоторых моделей можно впихнуть поленья длиною больше одного метра и использовать древесину с влажность до 50%.

Устройство самодельного газогенератора

Недостатки

• Большой недостаток газогенераторных котлов на дровах – это сложность подачи воздуха в камеру смешения с угарными газами. Естественным способом это сделать очень трудно, поэтому практически все модели в своей конструкции используют механический надув при помощи вентилятора. А это говорит о том, что наш котел тут же переходит в категорию «энергозависимых агрегатов».
• Если упустить момент падения мощности, особенно, когда она падает ниже половины своего номинала, то на стенках камеры сгорания и в дымоходе тут же начинает образовываться деготь за счет сажи и конденсации влажных паров. Поэтому совет – всегда держите минимальный температурный режим в +60°С.
• Цена генераторов на дровах для дома выше обычных твердотопливных котлов практически вдвое. Конечно, есть предложения на рынке в виде самодельных отопительных приборов, но нет гарантии, что этот вариант будет работать эффективно и экономно. Так что не стоит рисковать.

Внимание! Выше уже говорилось, что автоматизировать газогенератор проще, чем классический твердотопливный котел. Добавим, что генератор с блоком автоматики работает в разы безопаснее.

Принципиальная схема обычного пиролизного котла

Разновидности дровяных генераторов

Существует достаточно большой модельный ряд газогенераторов, которые работают на дровах. Здесь и очень простые конструкции в виде буржуек, есть и сложные агрегаты, в которых проводятся все процессы: от сжигания дров до чистки топочных газов и их сгорания.

К примеру, твердотопливный котел-буржуйка. По сути, это обычная буржуйка с разделенной пополам топкой горизонтальной перемычкой, один конец которой не доходит до стенки печки. Остается небольшой зазор, по которому топочные газы перемещаются в верхнюю камеру сгорания. Вторая топка представляет собой систему каналов, по которым газы перемещаются снизу вверх. При этом они захватывают свежий холодный воздух, поступающий внутрь котла из нижних сопел. Здесь же и происходит смешение и получение воздушно-газовой смеси. Кстати, холодный воздух, проходя по соплам и каналам, тоже нагревается, так что волноваться, что смесь не загорится, нет причин.

Такая буржуйка хоть и обладает неплохим КПД, все равно является малопроизводительным отопительным агрегатом. Использовать ее для основной радиаторной системы отопления не рекомендуется. А вот для теплых полов она в самый раз.

Пиролизная печь буржуйка

Для основной отопительной системы лучше всего подойдут твердотопливные пиролизные котлы длительного горения. Основа их эффективной работы – это правильно проводимый процесс пиролиза в первой камере сгорания, куда закладываются дрова. Как уже было сказано выше, они в топке должны просто тлеть, ведь сюда поступает небольшое количество свежего воздуха.

От того, как правильно будет проведено размещение топлива и будет зависеть качество его сжигания. Поэтому рекомендуется дрова укладывать как можно ближе друг к другу, оставляя минимальные зазоры между ними. Чем меньше свободного пространства останется, тем лучше. Существует два вида укладки дров:

1. Рядами в горизонтальной плоскости.
2. В виде клети или колодца.

Итак, подведем итог. Газогенераторы, работающие на дровах — это неоспоримо наилучший вариант из категории «твердотопливных котлов». У них достаточно большое количество преимуществ перед другими моделями данной категории. Но хотелось бы отметить высокий КПД. Даже только из-за него можно было сделать выбор в сторону газогенератора.

Принцип работы газогенератора на дровах для автомобиля

Если вы хотите узнать когда выйдет очень подробный видеокурс как самому сделать чтобы автомобиль ехал на дровах (древесине) который я сейчас готовлю — оставляйте в комментариях емаилы — я вас оповещу. Или напишите мне сюда [email protected]

В 1990-х годах водород рассматривали в качестве альтернативного топлива будущего. Затем большие надежды возлагались на биотопливо. Позже большое внимание привлекло развитие электрических технологий в автомобилестроении. Если и эта технология не получит дальнейшего продолжения (тому есть объективные предпосылки), тогда наше внимание вновь сможет переключиться на газогенераторные автомобили.

Несмотря на высокое развитие промышленных технологий, использование древесного газа в автомобилях, представляет интерес с экологической точки зрения, по сравнению с другими альтернативными видами топлива. Газификация древесины несколько более эффективна, по сравнения с обычным сжиганием древесины, так как при обычном сжигании теряется до 25 процентов содержащейся энергии. При использовании газогенератора в автомобиле возрастает потребление энергии в 1,5 раза по сравнению с автомобилем работающем на бензиновом топливе (включая потери на предварительный нагрев системы и увеличение веса самой машины). Если принять к сведению, что необходимая для нужд энергия транспортируется, а затем вырабатывается из нефти то и газификация древесины остается эффективна по сравнению с бензином. Так же следует учитывать, что древесина является возобновляемым источником энергии, а бензин нет.

Преимущества газогенераторных автомобилей

Самое главное преимущество газогенераторных автомобилей заключается в том, что в нем используется возобновляемое топливо без какой-либо предварительной обработки. А на преобразование биомассы в жидкое топливо, такое как этанол или биодизель, может расходоваться энергии (в том числе и СО2) больше, чем содержится в изначальном сырье. В газогенераторном автомобиле для производства топлива энергия не используется, за исключением порезки и рубки древесины.

Газогенераторный автомобиль не нуждается в мощных химических аккумуляторных батареях и это является преимуществом перед электромобилем. Химические аккумуляторы имеют свойство саморазряжаться и нужно не забывать их заряжать перед эксплуатацией. Устройства, вырабатывающие древесный газ являются, как бы, натуральными аккумуляторами. Отсутствует необходимость в высокотехнологичной обработке отработавших и неисправных химических аккумуляторных батарей. Отходами работы газогенераторной установки является зола, которая может быть использована в качестве удобрения.

Правильно сконструированный автомобильный газогенератор значительно меньше засоряет воздушное пространство, чем бензиновый или дизельный автомобиль.

Газификация древесины значительно чище, чем непосредственное сжигание древесины: выбросы в атмосферу сопоставимы с выбросами при сжигании природного газа. При эксплуатации электромобиль не засоряет атмосферу, но позже, для зарядки аккумуляторов нужно приложить энергию, которая, пока что добывается традиционным путем.

Недостатки газогенераторных автомобилей

Несмотря на многие преимущества в эксплуатации газогенераторных автомобилей, следует понимать, что это не самое оптимальное решение. Установка, производящая газ, занимает много места и весит несколько сотен килограммов – и весь этот «завод» приходится возить с собой и на себе. Газовое оборудование имеет большой размер из-за того, что древесный газ имеет низкую удельную энергию. Энергетическая ценность древесного газа составляет около 5,7 МДж / кг, по сравнению с 44 МДж / кг у бензина и 56 МДж / кг у природного газа.

При работе на газогенераторном газе не удается достигнуть скорости и ускорения, как на бензине. Так происходит потому, что древесный газ состоит примерно из 50 процентов азота, 20 процентов окиси углерода, 18 процентов водорода, 8 процентов двуокиси углерода и 4 процента метана. Азот не поддерживает горение, а углеродные соединения снижают горение газа. Из-за высокого содержания азота двигатель получает меньше топлива, что приводит к снижению мощности на 30-50 процентов. Из-за медленного горения газа практически не используются высокие обороты, и снижаются динамические характеристики автомобиля.

Автомобили с небольшим объемом двигателя тоже можно оборудовать генераторами древесного газа (например, Opel Kadett на рисунке выше), но все же лучше оснащать газогенераторами большие автомобили с мощными двигателями. На маломощных двигателях, в некоторых ситуациях, наблюдается сильная нехватка мощности и динамики двигателя.

Сама газогенераторная установка может быть изготовлена и меньшего размера для небольшого автомобиля, но это уменьшение не будет пропорциональным размеру автомобиля. Были сконструированы газогенераторы и для мотоциклов, но их габаритные размеры сопоставимы с мотоциклетной коляской. Хотя этот размер значительно меньше, чем устройства для автобуса, грузовика, поезда или корабля.

Удобство использования газогенераторного автомобиля

Еще одна известная проблема газогенераторных автомобилей заключается в том, что они не очень удобны в использовании (хотя и значительно улучшились по сравнению с технологиями, используемыми во время войны). Тем не менее, несмотря на улучшения, современному газогенератору требуется около 10 минут, чтобы выйти на рабочую температуру, поэтому не получится сесть в автомобиль и немедленно уехать.

Кроме того, перед каждой последующей заправкой необходимо извлечь лопаткой золу – отработку предыдущего горения. Образование смол уже не так проблематично, чем это было 70 лет назад, но и сейчас это очень ответственный момент, так как фильтры должны очищаться регулярно и качественно, что требует дополнительного частого обслуживания. В общем, газогенераторный автомобиль требует дополнительных хлопот, полностью отсутствующих в работе бензинового автомобиля.

Высокая концентрация смертельного угарного газа требует дополнительных мер предосторожности и контроля от возможной протечки в трубопроводе. Если установка находится в багажнике, то не следует экономить на датчике СО в салоне автомобиля. Нельзя запускать газогенераторную систему в помещении (гараже), так как при запуске и выходе на рабочий режим должно быть открытое пламя (рисунок слева).

Все транспортные средств, описанные выше, построены инженерами любителями. Можно предположить, если бы было решено выпускать газогенераторные автомобили профессионально в заводских условиях, то, скорее всего, многие недостатки были бы устранены, а преимуществ стало бы больше. Такие автомобили могли бы выглядеть более привлекательно.

Например, в автомобилях Volkswagen, выпускаемых в заводских условиях во время Второй мировой войны, весь газогенераторный механизм был скрыт под капотом. С передней стороны в капоте находился только люк для загрузки дров. Все остальные части установки не были видны.

Еще один вариант газогенераторного автомобиля выпускаемого в заводских условиях – Mercedes-Benz. Как видно на фотографии ниже, весь механизм газогенератора скрыт под капотом багажника.

К сожалению, увеличение использования древесного газа и биотоплива может привести к образованию новой проблемы. И массовое производство газогенераторных автомобилей может усугубить эту проблему. Если начать значительно увеличивать количество автомобилей, использующих древесный газ или биотопливо, то в таком же количестве начнут снижаться запасы деревьев, а сельскохозяйственные земли будут принесены в жертву для выращивания культур, перерабатываемых на биотопливо, а это может привести к образованию голода. Использование газогенераторной техники во Франции во время Второй мировой войны стало причиной резкого уменьшения лесных запасов. Так же и другие технологии производства биотоплива приводят к уменьшению выращивания полезных для человека растений.

Хотя, наличие газогенераторного автомобиля может привести к более умеренному его использованию:
прогревать в течении 10 минут газогенератор или использовать велосипед для перемещения в магазин за продуктами – скорее всего выбор будет сделан в пользу последнего;
рубить в течении 3-х часов дрова для поездки на пляж или воспользоваться поездом – вероятно выбор будет в пользу последнего.

Как бы там ни было, газогенераторные автомобили не могут равняться с бензиновыми и дизельными автомобилями. Только глобальная нехватка нефти или очень большое удорожание ее сможет заставить нас пересесть на газогенераторный автомобиль.

Газогенера́торный автомоби́ль — автомобиль, двигатель внутреннего сгорания которого получает в качестве топливной смеси газ, вырабатываемый газогенератором.

Содержание

Технологический процесс [ править | править код ]

В качестве топлива могут использоваться дрова, угольные брикеты, торф и т. п. Принцип работы газогенератора основан на неполном сгорании углерода. Углерод при сгорании может присоединить один атом кислорода или два, с образованием соответственно монооксида (угарный газ) и диоксида (углекислый газ). При неполном сгорании углерода выделяется практически треть энергии от величины полного сгорания. Таким образом, полученный газ обладает гораздо меньшей теплотой сгорания, чем исходное твёрдое топливо. Кроме того, в газогенераторе при газификации древесины, а также при газификации угля с добавлением воды (как правило в виде пара) идёт эндотермическая реакция между образующимся монооксидом углерода и водой с образованием водорода и углекислого газа. Эта реакция снижает температуру полученного газа и повышает КПД процесса до величины 75-80 %. В случае же если нет необходимости перед использованием охлаждать газ, то КПД газификации составит 100 % [ источник не указан 703 дня ] . То есть фактически будет осуществлено двухстадийное полное сжигание твёрдого топлива.

Калорийность полученного газа достаточно низкая вследствие разбавления его азотом. Но поскольку для его сгорания требуется значительно меньше воздуха, чем для сгорания углеводородов, то калорийность рабочей смеси (газ + воздух) лишь незначительно ниже чем у традиционных топливовоздушных смесей. Основной причиной снижения мощности транспортных двигателей используемых для работы на газе без переделки является уменьшение величины заряда рабочей смеси, поскольку добиться удовлетворительного охлаждения газа на подвижной технике затруднительно. Но эта проблема не имеет существенного значения для стационарных двигателей, где масса и габариты охладителя мало ограничены. На двигателях, специально изменённых или специально разработанных для работы на генераторном газе, посредством повышения степени сжатия и незначительного наддува газогенератора, достигаются равные с бензиновыми двигателями литровые мощности.

Газогенератор обычно применяется при наличии уже имеющихся ДВС (как бензиновых, так и дизельных) и отсутствии основного жидкого (бензин, солярка) топлива для них.

История [ править | править код ]

В 1799 году французский инженер Филипп Лебон открыл светильный газ и получил патент на использование и способ получения светильного газа путём сухой перегонки древесины или угля. В 1801 году Лебон взял патент на конструкцию газового двигателя, однако в 1804 году он был убит, не успев воплотить в жизнь своё изобретение.

В 1860 г. бельгийский официант и, по совместительству, инженер-любитель Этьен Ленуар создал и запатентовал двигатель внутреннего сгорания, работающий на светильном газе.

В 1862—1863 гг. газогенераторная силовая установка мощностью до 4 л.с. была установлена на восьмиместный открытый омнибус. КПД двухтактного двигателя Ленуара достигал всего 5 %. Разбогатев, Ленуар перестал работать над усовершенствованием своей машины, поэтому, когда на Парижской всемирной выставке 1878 г. публике был продемонстрирован четырёхтактный газовый двигатель немецкого инженера Николаса Отто с КПД 16 %, слава пионера газогенераторного двигателестроения, к сожалению, быстро померкла.

В 1883 г. английский инженер Э. Даусон впервые сформулировал концепцию сочетания газогенератора и двигателя внутреннего сгорания в едином блоке, который целиком мог быть установлен на транспортной или иной машине. Значение этой работы было настоль велико, что в течение некоторого времени полуводяной газогенератор повсеместно назывался «газом Даусона». Первый классический газогенераторный автомобиль, использующий в качестве топлива древесные чурки и древесный уголь, был построен Тейлором в 1900 г. во Франции (патент в России выдан в 1901 г.).

В 1891 году отставной лейтенант Российского флота Евгений Яковлев построил завод газовых и керосиновых двигателей в Санкт-Петербурге на Большой Спасской улице, однако конкуренцию с нефтяными и бензиновыми двигателями его продукция не выдержала.

В 1916 г. начались регулярные рейсы газогенераторного автобуса между Парижем и Руаном (протяжённость маршрута по разным данным составляла от 125 до 140 км).

В 1919 г. французский инженер Георг Имберт создал газогенератор прямоточного (обращённого) типа, в котором топливо и газифицирующий агент при газификации движутся в одном направлении. В 1921 был создан автомобиль с газогенератором на этом принципе. При этом древесина пиролизуется не в цилиндрах (как у Форда, Круппа или Порше), а в котле, где древесина «сжигалась» при недостатке кислорода (частичнозамещённый пиролиз), что являлось большим шагом вперед по сравнению с полукоксованием от Круппа. Это позволило настолько улучшить качество газогенераторов, что газогенераторные двигатели снова стали реальными конкурентами бензиновых и дизельных двигателей.

В Германии во время войны стали делать газогенераторы не только дровяные, но и на брикетах из буроугольной крошки и пыли, так как этого топлива там было достаточно много. Грузовики с газогенераторами ездили не быстро — 20 км в час — на низкокалорийном газе, в который превращались в газогенераторе дрова. В некоторых странах мира и в настоящее время используют такие автомобили (в очень небольших количествах), довольно много их в сельской местности Северной Кореи [1] .

В 1938 г. в Европе насчитывалось около 9 тыс. автомашин, работавших на газогенераторном горючем. К 1941 г. это количество увеличилось почти в 50 раз. В том числе в Германии их число достигло 300 тыс.

Первое в СССР испытание автомобиля на шасси ФИАТ-15 с газогенераторной установкой В. С. Наумова состоялось в 1928 году. В 1934 году проведён первый испытательный пробег газогенераторных автомобилей по маршруту Москва — Ленинград — Москва, в котором участвовали ГАЗ-АА и ЗИС-5 с установками, спроектированными в НАТИ [2] .

В СССР в 1936 г. было принято постановление СНК СССР о производстве газогенераторных автомобилей и тракторов.
В 1936 году выпущена первая партия газогенераторных грузовиков ЗИС-13, а затем — ЗИС-21 и на Горьковском заводе — ГАЗ-42. В начале 1941 года выпускались работавшие на древесных чурках газогенераторные установки для автомобилей ЗИС, тракторов ЧТЗ и ХТЗ. Они имели существенные недостатки: небольшую мощность, быстрый износ металла, заводские дефекты, приводившие к большим простоям. Однако газогенераторные автомобили и трактора стали большим плюсом во время Великой Отечественной войны — они активно использовались в тылу.

В трудные годы войны все машины Колымы были переведены на газогенераторное топливо, или, проще говоря, на обыкновенную деревянную чурку. Были специальные комбинаты по заготовке и сушке «чурочки» — так ласково называли её шофёры. Уходя в рейс, водитель брал шесть-восемь мешков чурки, которые по мере необходимости засыпал в специальный бункер. Дерево сгорало, образовавшийся газ «двигал» машину.

Ясное дело, что «газген» появился не от хорошей жизни — не хватало бензина. Первая конструкция газогенераторного устройства была неудачной… Рационализаторы Аткинской автобазы решили заставить «газген» работать лучше. И они добились своего: сделали надёжным «газген» на трассе, грузоподъёмность его повысили до семи тонн. А опытные шофёры на такую машину брали прицепы до восьми тонн. На ВДНХ в 1945 году колымские «газгены» заняли первое место.

В поисках альтернативного источника энергии пришло понимание, что не обязательно добывать газ в шахтах, чтобы затем сжигать его в котлах и двигателях внутреннего сгорания, горючий газ можно добывать из отходов производства и древесины. Газогенератор или как его еще называют генератор газов путем сжигания местного топлива – дров, торфа, древесного угля, опилок и других отходов древесины, а также иногда других органических остатков способны выделять/генерировать горючие газы, такие как СО, СН4, Н2 и другие. Вариантов использования полученного газа несколько, но в любом случае в основу каждого устройства положен принцип газогенератора. О том, как работает газогенератор, из каких элементов он состоит, а также какие процессы проходят внутри него, мы расскажем в данной статье. Также рассмотрим варианты дальнейшего использования полученного газа и места, где можно устанавливать подобные агрегаты.

Итак, какие же существуют варианты использования газа, полученного в газогенераторе?

Первый – горючий газ направляется к газовой плите на кухне и используется для приготовления пищи. Второй – горючий газ сжигается сразу же в пиролизном котле отопления с газогенератором, соответственно, используется для отопления дома или теплиц. Кстати, подобные котлы могут называться газовым котлом на дровах, твердотопливным пиролизным котлом, газогенераторным котлом на дровах. Все они могут использоваться как для бытовых нужд, так и для отопления огромных производств и цехов или предприятий. Третий – горючий газ может направляться в двигатель внутреннего сгорания, который служит приводом насосной станции или генератора электроэнергии. Газовый генератор на дровах позволяет получать электроэнергию в тех регионах, где нет возможности провести линии электропередач, выполнить прокладку газопровода и затруднен подвоз газа в баллонах. Помимо автономности у газогенераторов есть и другие преимущества, которые мы раскроем ниже.

Преимущества и недостатки генераторов газа

В качестве примера рассмотрим преимущества и недостатки газогенераторных котлов отопления. Пиролизные котлы относятся к категории твердотопливных, но существенно отличаются от обычных печей на дровах или угле, где происходит обычный процесс сгорания топлива.

Преимущества газогенераторных котлов:

• КПД газогенераторных котлов находится в диапазоне 80 – 95 %, в то время как КПД обычного твердотопливного котла редко превышает 60 %.
• Регулируемый процесс горения в газогенераторном котле – одна закладка дров может гореть от 8 до 12 часов, для сравнения в обычном котле горение длится 3 – 5 часов. В газогенераторных котлах с верхним горением сгорание дров длится до 25 часов, а уголь может гореть 5 – 8 дней.
• Топливо сгорает полностью, поэтому чистить зольник и газоход приходится не часто.
• Благодаря тому, что процесс горения можно регулировать (мощность регулируется в диапазоне 30 – 100 %), работу котла можно автоматизировать, как например, газового или жидкотопливного.
• Выброс вредных веществ в атмосферу из газогенератора минимален.
• Газогенераторные котлы экономнее обычных.
• Топливо для газогенераторов не обязательно должно быть подсушено до 20 % влажности, существуют модели котлов, в которых можно использовать древесину до 50 % влажности и даже свежесрубленную.
• Возможность загрузки в котел неколотых поленьев до 1 м длиной и даже больше.

• Помимо дров и отходов древесной промышленности в пиролизных котлах можно утилизировать резину, пластмассу и другие полимеры.
• Высокая безопасность котла по сравнению с обычным твердотопливным котлом обеспечивается автоматикой и материалами, из которых изготовлен агрегат, а в особенности камеры сгорания.

Если говорить о газогенераторах, которые используются для производства электроэнергии, то они обладают точно такими же достоинствами, такими как экологичность, экономичность, высокий КПД, высокое октановое число 110 – 140, универсальность в плане используемого топлива и большая эффективность в зимнее время.

Недостатки газогенераторных котлов:

• На газовый генератор цена в 1,5 – 2 раза выше, чем на обычный твердотопливный котел.
• В большинстве своем газогенераторы энергозависимы, так как для подсоса воздуха используется вентилятор, но также существуют модели, которые могут работать и без электричества.
• Если использовать газогенераторный котел на мощности ниже 50 %, то наблюдается нестабильное горение – как результат выпадение в осадок дёгтя, который скапливается в газоходе.
• Температура обратки отопления не должна быть ниже 60 °С, иначе в газоходе будет выпадать конденсат.
• Обычно газогенераторы требовательны к влажности топлива, но как уже писалось выше, есть модели, в которых можно сжигать даже свежесрубленную древесину.

Других существенных недостатков газогенераторов не выявлено.

Кстати, газогенераторы – не такое уж и новое изобретение. Еще в середине прошлого века, когда большая часть нефтяных ресурсов Германии шла на вооружение, в качестве топлива для автомобилей использовались дрова. Даже на грузовые автомобили устанавливались газогенераторы. Современные агрегаты не слишком далеко ушли в своей конструкции, но, тем не менее, основательно усовершенствованы.

Принцип работы газового генератора – газогенератора

В генераторе газов или газогенераторе из твердого топлива добывается горючий газ. Основной секрет заключается в том, что в камеру сгорания подается воздух, объема которого недостаточно для полного сгорания топлива, при этом соблюдается высокая температура порядка 1100 – 1400 °С. Полученный газ охлаждается и направляется к потребителю или двигателю внутреннего сгорания, если, например, планируется добывать электричество. Более детально принцип работы газогенератора рассмотрим ниже, уточнив какой процесс в каком элементе агрегата происходит.

Устройство газового генератора на древесине

Рассмотрим устройство газогенератора бытового назначения. Сразу хотелось бы отметить, что пиролизные котлы с газогенератором отличаются от предложенной схемы, так как сгорание газа происходит внутри котла во второй камере сгорания. Мы же рассмотрим лишь сам газогенератор, на выходе из которого получается горючий газ.

Схема газогенератора:

Корпус газогенератора изготовлен из листовой стали и имеет сварные швы. Самая распространенная форма корпуса – цилиндрическая, но она вполне может быть и прямоугольной. К нижней части корпуса приварено днище и ножки, на которых будет стоять газогенератор.

Бункер или камера заполнения служит для загрузки внутрь газогенератора топлива. Он также имеет цилиндрическую форму и изготовлен из малоуглеродистой стали. Бункер установлен внутри корпуса газогенератора и закреплен болтами. На крышке люка, ведущего в бункер, на кромках использован асбестовый уплотнитель или прокладка. Так как асбест запрещен для использования в жилых помещениях, то существуют модели газогенераторов, уплотнители крышки которой изготовлены из другого материала.

Камера сгорания находится в нижней части бункера и изготовлена из жаропрочной стали, иногда внутренняя поверхность камеры сгорания отделывается керамикой. В камере сгорания происходит горение топлива. В нижней ее части происходит крекинг смол, для чего там установлена горловина, изготовленная из жаропрочной хромистой стали. Между корпусом и горловиной находится прокладка – уплотнительный асбестовый шнур. В средней части камеры сгорания находятся фурмы для подачи воздуха. Фурмы представляют собой калиброванные отверстия, которые соединяются с воздухораспределительной коробкой, связанной с атмосферой. Фурмы и распределительная коробка также изготавливаются из жаропрочной стали. На выходе из воздухораспределительной коробки установлен обратный клапан, который препятствует выходу горючего газа из газогенератора. Чтобы повысить мощность двигателя или иметь возможность использовать дрова повышенной влажности (более 50 %), перед воздухораспределительной коробкой можно установить вентилятор, который будет нагнетать внутрь воздух.

Колосниковая решетка служит для того, чтобы поддерживать раскаленные угли. Она располагается в нижней части газогенератора. Через отверстия решетки зола от сгоревших углей проваливается в зольник. Чтобы колосниковую решетку можно было очищать от шлака, ее средняя часть сделана подвижной. Для поворота чугунных колосников предусмотрен специальный рычаг.

Загрузочные люки оснащены герметично закрывающимися крышками. Например, верхний загрузочный люк откидывается горизонтально и уплотнен асбестовым шнуром. В креплении крышки есть специальный амортизатор – рессора, которая приподнимает крышку в случае избыточного давления внутри камеры. Сбоку корпуса есть также два загрузочных люка: один сверху – для добавления топлива в зону восстановления, второй снизу – для удаления золы. Отбор газа производится в зоне восстановления, поэтому чаще всего в верхней части газогенератора, но также возможно отведение газа и из нижней части агрегата. Отбор газа производится через патрубок, к которому приварены трубы газопровода. Не обязательно сразу же выводить газ за пределы корпуса газогенератора, пока он горячий, его можно использовать для подогрева и подсушивания дров или другого топлива в камере загрузки. Для этого отводящий газопровод проводится по кольцевой вокруг камеры, между корпусом газогенератора и бункером.

Фильтр «Циклон» и фильтр тонкой очистки располагаются за корпусом газогенератора. Они изготовлены из труб, наполненных фильтрующими элементами.

Прежде чем поступить в фильтр тонкой очистки, газ проходит через охладитель. А после фильтра тонкой очистки очищенный газ поступает в смеситель, где смешивается с воздухом. И только затем газо-воздушная смесь поступает в двигатель внутреннего сгорания.

Более наглядно последовательность движения горючего газа, после того как он вышел из газогенератора, показана на схеме ниже.

Дрова или другое топливо горит в камере сгорания, окисляясь воздухом, поступающим в камеру сгорания через фурмы из воздухораспределительной коробки. Полученный горючий газ поступает в фильтр Циклон, где очищается. Затем охлаждается в фильтре грубой очистки. Затем уже охлажденный газ поступает в фильтр тонкой очистки, а затем в смеситель. Из смесителя полученная смесь поступает в двигатель.

Процесс превращения топлива в газ

И все же: как из твердого топлива получается газ? Внутри газогенератора происходит некий процесс превращения, который разбит на несколько этапов, происходящих в разных зонах:

Зона подсушки находится в верхней части бункера. Здесь температура порядка 150 – 200 °С. Топливо подсушивается горячим газом, который движется по кольцевому трубопроводу, как было описано выше.

Зона сухой перегонки расположена в средней части бункера. Здесь без доступа воздуха и при температуре 300 – 500 °С топливо обугливается. Из древесины выделяются кислоты, смолы и другие элементы сухой перегонки.

Зона горения находится внизу камеры сгорания в зоне, где расположены фурмы, через которые поступает воздух. Здесь при подаче воздуха и температуре 1100 – 1300 °С обугленное топливо и элементы сухой перегонки сгорают, в результате чего образуются газы СО и СО2.

Зона восстановления находится выше зоны горения между колосниковой решеткой и зоной горения. Здесь газ СО2 поднимается вверх, проходит через раскаленный уголь, взаимодействует с углеродом (С) угля и на выходе образуется газ СО – окись углерода. В данном процессе также участвует влага из топлива, поэтому помимо СО образуется СО2 и Н2.

Зоны горения и восстановления называются зоной активной газификации. В результате генераторный газ состоит из нескольких компонентов:

• Горючие газы: СО (оксид углерода), Н2 (водород), СН4 (метан) и СnНm (непредельные углеводороды без смол).
• Балласт: СО2 (углекислый газ), О2 (кислород), N2 (азот), Н2О (вода).

Полученный газ охлаждается до температуры окружающей среды, затем очищается от муравьиной и уксусной кислоты, золы, взвешенных частиц и смешивается с воздухом.

Типы газогенераторов

Различают три типа газогенераторов: прямого процесса газогенерации, обратного и горизонтального.

Газогенераторы прямого процесса могут сжигать уголь полукокс и антрацит – топливо небитуминозное. Конструктивное отличие данного типа агрегатов в том, что воздух поступает через колосниковую решетку снизу, а забор газа производится сверху. В газогенераторах прямого процесса влага из топлива не попадает в зону горения, поэтому ее подводят специально. Обогащение генераторного газа водородом из воды повышает мощность генератора.

Газогенераторы опрокинутого или обращенного процесса предназначены для сжигания смолистого топлива – дров, древесного угля и отходов. Их конструктивное отличие в том, что воздух подается в среднюю часть – в зону горения, а забор газа производится ниже зоны горения – в зольнике. Обычно в агрегатах такого типа отобранный горячий газ используется для подогрева топлива в бункере.

Газогенераторы горизонтального или поперечного процесса газификации отличаются тем, что воздух в них подводится сбоку – в нижней части корпуса, причем подается он с высокой скоростью дутья через фурмы. Отбор газа производится напротив фурмы через газоотборную решетку. Активная зона газификации в газогенераторе горизонтального процесса очень мала и сосредоточена между концом фурмы и газоотборной решеткой. Время пуска такого генератора намного меньше, также он легко приспосабливается к смене режимов работы.

Место установки газового генератора

Газогенераторы и газогенераторные котлы отопления можно устанавливать как внутри жилых помещений, например, в подвалах и цокольных этажах, так и на улице.

Так называемые пеллетные котлы чаще всего устанавливают в доме, так как их загрузка не сопряжена с большим количеством мусора, а также мешки с пеллетами весят немного и могут храниться где-то рядом с котлом.

Газогенераторы на дровах, а в особенности на дровах большой длины, имеет смысл устанавливать на улице недалеко от места хранения дров. Так можно будет подвезти дрова на тачке непосредственно к котлу или газогенератору и не спускать их в подвал дома. Стоящий на улице котел избавляет от грязи и золы в подвале. Особенно это актуально для деревянных домов, где повышенные нормы пожаробезопасности. Внешний корпус котла изготавливается из нержавеющей стали, которая не подвержена коррозии. Также котлы теплоизолированы насыпной теплоизоляцией, чтобы температура окружающей среды минимально влияла на процесс газификации и скорость пуска котла. Система регулирования размещается в стальном кожухе под крышкой, чтобы на нее не попадали осадки. Дымовая труба имеет двойные стенки. Если вас интересует, как подключить газовый генератор, если он стоит на улице, то ответ прост – трубы прокладываются в земле, чтобы они минимально охлаждались, если это котел отопления. Трубы отопления подходят к котлу снизу, а сам котел устанавливается так, чтобы при длительных перерывах в использовании он не замерзал.

Кстати, как уже отмечалось, длительность процесса горения топлива в котле может быть от 12 часов и достигать 25 часов. В зависимости от мощности котла и площади отапливаемого помещения, его придется топить раз в два дня, а иногда и раз в неделю. Чтобы сохранить вырабатываемое котлом тепло на столь длительный период, используется теплоаккумулятор.

Дровяной газовый генератор своими руками

В том чтобы изготовить газогенератор своими руками, нет ничего сверхсложного. Многие используют такой агрегат для бытовых нужд или устанавливают на автомобиль. Перед тем как начать изготавливать газогенератор самостоятельно, необходимо ознакомиться с принципом его действия и выбрать подходящую для себя схему работы.

Понадобятся – бочка, трубы или старая батарея радиаторов, фильтры тонкой и грубой очистки газа, вентилятор. С другой стороны набор элементов может быть самым разным, все зависит от фантазии исполнителя.

Ниже посмотрите видео пример газогенератора самостоятельного изготовления.

Схема газогенратора:

В интернете можно найти как фото, так и чертежи по монтажу газовых генераторов и пиролизных котлов. Есть даже умельцы, которые берут за основу готовый проверенный котел и полностью повторяют его в домашних условиях. Получается дешевле намного.

Схема газогенераторного котла:

Отличие пиролизного котла от обычного газогенератора в том, что он состоит из двух камер сгорания: в одной сгорает топливо и образуется газ, а в другой – сгорает газ и находится теплообменник. Устройство и принцип работы газогенератора мы уже рассмотрели, добавьте в него только вторую камеру сгорания, которая должна располагаться вверху, и теплообменник сверху. Иногда теплообменник располагают сбоку. Также не забудьте о разных типах газогенераторов, так что вторая камера сгорания может находиться не только сверху.

При сборе дымохода постарайтесь собирать его в последовательности, обратной движению дыма, так на его стенках будет меньше оседать всякой гадости. Сам дымоход лучше сделать легкоразбираемым, чтобы его можно было легко и быстро чистить. Пространство вокруг котла отопления должно быть свободным, так как он нагревается в процессе работы. После монтажа котла придется изучить его «повадки» и подобрать оптимальный для себя режим работы, при котором сгорают все смолы.

Хотелось бы отметить, что газогенератор может рассматриваться не только как сжигатель полезной древесины, но и как утилизатор отходов. В нем можно сжигать остатки линолеума, пакетов, мешков, резины, пластиковых бутылок и другого бытового мусора.

Газген – Автомобили – Коммерсантъ

Мы достоверно не знаем, как будет выглядеть транспорт будущего. Гарантированно известно лишь то, что запасы нефти рано или поздно будут исчерпаны – и, как следствие, бензиновые и дизельные двигатели станут достоянием истории. Так что человечеству, желает оно того или нет, придется сделать выбор в пользу возобновляемых видов топлива.

Текст: Иван Картамцев

Но почему-то сегодня электричество рассматривается в качестве едва ли не единственной альтернативы бензину и солярке. И совершенно списан со счетов газогенераторный двигатель, который впервые начал массово эксплуатироваться более ста лет тому назад. В некоторых уголках мира и сейчас можно встретить этот нехитрый, а значит, бюджетный агрегат, пришедший на помощь тем, у кого нет средств на дорогостоящий электрический транспорт, зато в лесу растет полно дармовых дров, а под ногами дымит торф и весело похрустывает валежник.

Наша страна, с ее изобилием лесов, могла бы стать передовиком в этом направлении и показать пример остальным. Ведь газогенераторные автомобили могут без существенных конструктивных изменений быть построены на базе обычных машин с двигателями внутреннего сгорания, они практически не загрязняют атмосферу и не требуют создания сложной топливной и логистической инфраструктуры. К тому же у отечественных инженеров еще с тридцатых годов прошлого века накопился немалый опыт в этом направлении, пусть и не совсем удачный.

Одно из главных преимуществ газогенераторных установок заключается, прежде всего, в том, что они могут быть использованы практически повсеместно. На твердое топливо могут быть переведены легковые автомобили, грузовики, автобусы и даже моторные лодки. Не говоря уже о том, что газогенераторы прекрасно подходят для промышленного использования.

Уже тогда в одном лишь Советском Союзе насчитывалось около трехсот моделей газогенераторных установок. Тем не менее принцип их работы и внешний вид отличались друг от друга несущественно. Сердцем газгена является массивный бункер, в котором осуществляется сжигание твердого топлива. В зависимости от конструкции это могут быть древесные чурки, щепа, торф, уголь и даже отходы сельскохозяйственного производства, к примеру лузга. В результате сгорания материала образуется газообразная горючая смесь, в основе которой – окись углерода и водород с примесью балластных газов, таких как азот и углекислый газ. После прохождения процедуры очистки и охлаждения получившийся газ соединяется с воздухом и отправляется в карбюраторный двигатель внутреннего сгорания, который при этом сохраняет способность работать на привычном жидком топливе. И все бы хорошо, но следует помнить о прогрессии – чем больше объем двигателя, тем массивнее потребуется газогенераторное оборудование. Благо разместить его можно практически где угодно, в том числе в багажнике и даже на прицепе. И пусть вас не смущает, что в таком виде газогенераторная установка больше напоминает передвижной мангал.

В период войны в Германии, помимо прочего, был налажен выпуск нескольких легковых газогенераторных автомобилей, предназначенных для гражданского населения. Среди них – народный KDF, буржуазный Mercedes-Benz 230 и даже роскошный лимузин Adler Diplomat L4, чей карбюраторный мотор объемом 2,9 литра «приспособился» употреблять деревянные чурки.

В зависимости от вида твердого топлива газогенераторный автомобиль в среднем теряет от 20 до 60 процентов прежней мощности мотора, а полной заправки хватает лишь на сотню километров. И если на березовых и сосновых дровах коэффициент полезного действия остается довольно высоким, то на жмыхе и лузге далеко не уедешь. Хозяйке на заметку: мощность современных газогенераторных установок по-прежнему напрямую зависит от сортов топлива. Так что тем смельчакам, кто всерьез вознамерился дать бой постоянному росту цен на бензин, придется принять как данность, что помимо набора гаечных ключей и домкрата их надежными спутниками станут пила да топор.

Лес рубят – щепки летят

Идею использования газа, получаемого в результате сгорания твердого топлива, с целью приведения в движение различных транспортных средств придумали и впервые реализовали во Франции. Некоторые исследователи в качестве отправной точки указывают 1801 год, когда изобретатель светильного газа Филипп Лебон получил патент на газовый двигатель. Но то была лишь теория. Уже во второй половине XIX века свои рабочие образцы газовых двигателей представили бельгиец Этьен Ленуар и немец Николас Отто. Тем не менее первый полноценный газогенераторный автомобиль, способный работать на дровах и древесном угле, был представлен Томасом Паркером в 1901 году.

Последующие годы ознаменовались рядом практических экспериментов, наибольшую заинтересованность в которых продемонстрировала Франция, испытывавшая на тот момент значительный дефицит энергоресурсов. В середине нулевых первые газогенераторные трактора и грузовые автомобили прошли ряд испытаний в Марокко, а в 1914 году во Франции был запущен рейсовый автобус Berliet, курсировавший по маршруту Париж – Руан. Тогда же был выявлен ряд проблем существующих газогенераторных двигателей. Помимо относительно низкого коэффициента полезного действия, они оказались довольно чувствительны к качеству твердого топлива. Так что во избежание осаждения смол и порчи оборудования потребовалась дополнительная установка газоочистителя, что никак не могло положительно сказаться на массе и без того габаритной конструкции. На этом в истории газогенераторных моторов мог быть поставлен крест, но вмешалась другая история. Началась Первая мировая война, которая заставила воюющие стороны пересмотреть свои экономические приоритеты.

Альтернатива бензину

В начале двадцатых годов прошлого века многие страны, истощенные войной, наладили массовый выпуск газогенераторов. Среди них были Австрия, Швеция, Германия и, конечно же, Франция, которая к этому моменту достигла немалых успехов, одной из первых внедрив систему, разработанную изобретателем Георгом Имбертом. Принцип ее работы заключался в частично замещенном пиролизе, при котором уголь и древесина сжигаются в котле, а не в цилиндрах, как это осуществлялось ранее. При этом предполагались различные варианты компоновки оборудования как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости, что несколько расширяло возможности применения. Несмотря на наличие множества других систем, таких, например, как газогенераторы по разработкам Панара, Барбье, Макдональда, Круппа, Берлие и Гоена, устройство, изобретенное Имбертом, считалось одним из самых массовых вплоть до конца сороковых годов.

Накануне Второй мировой войны по дорогам Европы колесили около десятка тысяч газогенераторных автомобилей, построенных на базе серийных моделей. И это было лишь начало. После того как континент охватили боевые действия, в тылу дрова стали едва ли не единственной доступной альтернативой бензину, который отправляли прямиком на фронт.

А у нас в квартире ГАЗ

Главным идеологом газогенераторных двигателей в Стране Советов по праву считается профессор В.С. Наумов, также ставший создателем первой отечественной газогенераторной установки. В журнале «За рулем» за август 1928 года был опубликован материал, в котором Наумов ссылался на результаты французского опыта:

«Все эти конкурсы и пробеги показали, что переход грузовиков и тракторов с бензина и керосина на твердое топливо – на древесный уголь, антрацит и дрова – практически вполне возможен и сравнительно просто осуществим, причем при переходе с бензина на древесный уголь 1,3 килограмма последнего заменяет 1 литр бензина. Кроме заводов Франции и Бельгии, в этом деле работают и заводы других стран – Англии и Германии, а в последнее время – и Америки. У нас этому вопросу пока уделялось и уделяется очень мало внимания…»

И правительство Советского Союза обратило внимание на газогенераторные автомобили. С 1936 года был налажен серийный выпуск грузовиков ГАЗ-42, ЗИС-13 и ЗИС-21. Всего за время производства было выпущено около 50 тысяч единиц газогенераторной техники, поступившей в эксплуатацию в различных уголках страны.

Тем не менее в ходе использования был выявлен целый ряд нюансов, существенно осложнявших повседневную эксплуатацию. Помимо того что для успешного запуска газогенераторного двигателя требовалось приблизительно 20 минут, водителю приходилось соблюдать целый ряд обязательных правил. А их игнорирование приводило к простоям и ремонту.

Перевести свой старый автомобиль на «дрова» может практически любой желающий. Но все-таки лучше доверить это дело профессионалам. К примеру, немецкая компания Rinkemuhle в 1983 году улучшила экологические показатели знакомой всем Волги ГАЗ-24, правда, при этом слегка пострадал внешний вид «гордости советского автопрома». Как видно на фотографии, из отверстия в багажнике торчит массивный котел, а сзади на прицепе едет дополнительный запас топлива. Впрочем, газогенератор не всегда вносит коррективы во внешний вид. В самом начале войны тем же немцам удалось без видимых последствий спрятать бункер под капотом легкого армейского внедорожника Kubelwagen.

К примеру, советский инженер Г.Г. Токарев писал: «Пуск в ход исправного газогенераторного автомобиля включает в себя заправку или догрузку бункера газогенератора топливом, розжиг газогенератора и запуск двигателя на газе. В газогенераторных установках, работающих с подачей водяного пара или имеющих барботажные очистители, при утреннем пуске необходимо заправить водой соответствующие емкости.

При работе на смолистых сортах твердого топлива (древесные чурки, торф, бурый уголь) перед загрузкой топлива в бункер порожнего газогенератора необходимо заполнить камеру газификации древесным углем или коксом газифицируемого топлива (на 50–100 мм выше фурменного пояса)».

При этом эксплуатация газогенераторного автомобиля существенно осложнялась в межсезонье. И не только потому, что дрова могли запросто отсыреть в дождливую погоду, но и потому, что тяжелые и маломощные грузовики то и дело вязли в осенней грязи. Это привело к тому, что большинство хозяйств без особого восторга принимали газогенераторные автомобили. После Второй мировой войны их количество неуклонно уменьшалось. А к 1954 году и вовсе практически сошло на нет.

Подкинь дровишек

Основная причина, по которой газогенераторы стали сдавать свои позиции во всем мире, кроется не столько в их недостатках, сколько в том, что бензин стал гораздо доступнее и дешевле, чем раньше. Но это не препятствует тому, что и по сей день находятся желающие переоборудовать свой автомобиль под эксплуатацию на дровяной тяге. Подобные маргиналы встречаются везде, в том числе и в России, но большинство их проживает в Скандинавских странах. Донорами выступают подержанные «Вольво» и «Саабы» – ведь главное преимущество газогенераторной установки как раз и заключается в том, что ею может быть оборудован практически любой автомобиль. В Америке под газген переделывают пикапы Dodge Ram…

Кстати, в 1989 году Федеральным агентством США по чрезвычайным ситуациям была выпущена брошюра, которая разъясняла гражданам, как быстро и эффективно перевести свой автомобиль на газогенераторную тягу в случае глобального дефицита нефти. Быть может, подобный «гайд» пригодился бы и нам. Тем более что современные газогенераторные системы избавились от множества недостатков своих предшественников, а умельцев, как и природных ресурсов, у нас всегда было хоть отбавляй.

Автомобиль на дровах или газогенераторные автомобили, можно ли сделать своими руками

История создания и развития, примеры авто на дровах

Несмотря на медленное продвижение темы газогенераторных машин, история таких разработок весьма богатая. Так, еще в 1823 году российский изобретатель Овцын И.И. разработал аппарат для перегонки древесины. В его основу легла самая обычная «термолампа».

Главной особенностью установки стало применение в ней главных продуктов пиролиза — светильного газа, уксусной кислоты и дегтя, а также древесного угля.

Почти через сорок лет (в 1860 году) свой вклад в науку сделал Этьен Ленуар — бельгийский официант с инженерными «наклонностями». Именно он первым приобрел патент на ДВС, функционирующий на светильном газе.

Но он занимался не только этими разработками.

Еще через два года установка новоиспеченного гения появилась на 8-местном открытом омнибусе.

Но в 1878 году, когда публике был представлен более мощный 4-тактный двигатель на газе Николаса Отто, разработка Этьена Ленуара быстро забылась. При этом у нового устройства был более высокий КПД: 16% у Отто против 5% у Ленуара.

Еще через два десятка лет, в 1883 году (от 1860 года), появилась новая концепция сочетания обычного ДВС и газогенератора.

Английскому ученому Э. Даусону удалось объединить два устройства в одной коробке.

Получившийся аппарат можно было смело устанавливать на любую технику и спокойно эксплуатировать. Со временем разработка Э. Даусона получила название «газа Даусона».

В 1891 году отличился Яковлев Евгений (лейтенант Российского флота). Ему удалось выстроить целый завод по производству керосиновых и газовых моторов. Местом для строительства стал Санкт-Петербург.

Со временем завод прекратил существований из-за невозможности устоять в конкуренции с бензиновыми и дизельными моторами.

1900-й можно смело назвать годом выпуска первого газогенераторного автомобиля, использующего древесный уголь и дерево в виде топлива.

Аппарат был разработан во Франции Фредериком Уинслоу Тейлором, а патент удалось получить немного позже (в 1901 году).

В последующем появлялись все новые и более интересные разработки в данной сфере. Так, в 1919 году Георг Имберт (инженер французского происхождения) разработал газогенератор обращенного типа.

Уже в 1921 году появились первые автомобили с моторами, работающими на данном принципе. Именно тогда возникли предположения о вероятной конкуренции газогенераторного авто с дизельными или бензиновыми моторами.

Со временем отличилась и Германия, где в период войны получили распространение не только дровяные газогенераторы, но и устройства, способные работать на специальных брикетах, состоящих из буроугольной пыли и крошки.

Первые грузовые авто с газогенераторами были весьма медлительными — им едва ли удавалось достичь скорости в 20 километров в час.

Несмотря на это, к 1938 году популярность газогенераторных авто была настолько большой, что общее число таких машин насчитывалось около девяти тысяч.

Еще через три года (к 1941 году) их число возросло еще в пятьдесят раз. К примеру, в той же Германии количество машин «на дровах» выросло до 300 тысяч экземпляров.

Старался не отставать и Советский Союз. Здесь первые испытания газогенераторных авто прошло в 1928 году. В машине был задействован мотор Наумова и шасси Фиат-15.

Еще через шесть лет был организован первый большой пробег машин с газогенераторными моторами от Москвы до Ленинграда и обратно.

В «забеге» принимали участие автомобили ЗИС-5 и ГАЗ-АА. Успех мероприятия послужил принятию в 1936 году специального постановления СНК СССР о разработке газогенераторных тракторов и машин.

ГАЗ – АА.

ЗИС – 5.

Первая партия новых газогенераторных машин появилась на дорогах СССР в 1936 году.

Производство осуществлялось на двух заводах — Горьковском (ГАЗ-42) и на ЗИС (заводе имени Сталина).

Спустя пять лет был налажен выпуск газогенераторных моторов для тракторов и машин ЗИС.

К недостаткам силовых узлов можно было отнести множественные заводские дефекты, высокую скорость износа металла, минимальную мощность и так далее.

С другой стороны, газогенераторные установки очень помогли в войну и активно применялись в тылу.

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.

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.

Как создавались газогенераторные установки?

Француз Филипп Лебон выделил светильный газ в конце 18 века. В 1801 году он получил патент на газовый двигатель, но построить его не смог по причине насильственной смерти. Совершенствованием конструкции генератора и двигателя занимались многие европейские инженеры в течение 19 века. Первым во Франции построил газогенераторный автомобиль инженер Тейлор в 1900 году.

Впоследствии газогенераторные автомобили прошли два этапа повышенного спроса, приведшего к тому, что наличие таких автомобилей в мире стало исчисляться сотнями тысяч. Активная работа по совершенствованию газогенераторных установок, и созданию автомобилей с их применением, велась в СССР различными заводами и институтами. Результатом этой работы стало появление наиболее совершенных, по меркам того времени, установок.

Правительственное задание предписывало Горьковскому автозаводу в 39-м году выпустить 10 тысяч грузовиков с газогенераторной установкой модели НАТИ Г-14, которая могла работать на древесном топливе. Московскому ЗИС нужно было выпустить 8 тысяч газогенераторных ЗИС-5 с установкой ЗИС-21. Нехватка бензина вынудила строить газовые машины, названные народом «газгены».

В газогенераторе одновременно образуются горючие газы, к которым относятся окись углерода, водород и метан, не горючие — кислород и азот, а так же водяные пары. Такой состав снижает концентрацию горючих ингредиентов в смеси и её калорийность. Для повышения концентрации горючих газов требуется охлаждение смеси газов и отделение воды, что производится в соответствующих отделах установки и делает её громоздкой.

Конструкция установки

Чтобы успешно эксплуатировать авто на дровах или сжигать полученное топливо в котле, одного газогенератора недостаточно. Дело в том, что помимо балластных газов, самодельное горючее содержит летучие примеси и смолы, проще говоря, — дым и сажу. Ни автомобильный мотор, ни горелочное устройство котла не рассчитано на такое топливо и быстро выйдет из строя. Поэтому была придумана система фильтрования, входящая в состав газогенераторной установки и включающая 3 дополнительных агрегата:

• фильтр грубой очистки – циклон;
• радиатор – охладитель;
• фильтр тонкой очистки.

Очередность размещения этих элементов показана на технологической схеме:

Циклон для газогенератора представляет собой вертикальный цилиндр с двумя патрубками и конусом на конце, как показано на чертеже. Загрязненная газовая смесь, попадая внутрь него, 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.

Схема работы циклона, который очищает силовой газ от примесей

Чем выше температура газа, тем меньше его плотность. Это значит, что горючее на выходе из газгена нельзя использовать в ДВС без предварительного охлаждения, иначе оно просто не воспламенится в цилиндрах. Поэтому в промышленных газогенераторных установках сразу после циклона ставится воздушный либо водяной теплообменник, а следом – компрессор, нагнетающий охлажденную газовую смесь в распределительную емкость.

В конце технологической цепочки стоит фильтр тонкой очистки, удаляющий из полученного топлива мелкие частицы сажи и золы. Пример такого агрегата – так называемый скруббер, в котором газы очищаются за счет продувания через воду. Теперь, когда мы разобрались с технологией производства горючего, можно сделать собственную недорогую установку, способную обеспечить работу двигателя внутреннего сгорания на дровах.

Самодельный газген, изготовленный заграничными коллегами

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.

Изготовление газгена для автомобиля

Перед тем как сделать работоспособный газогенератор для автомобиля, предлагаем ознакомиться с некоторыми рекомендациями:

1. Организовать подачу силового газа в современном авто с инжектором – задача непростая. Придется менять настройки контроллера (прошивку), иначе мотор на древесном топливе работать не будет. Нужна машина со старой системой топливоподачи – карбюратором.
2. Чем больше мощность и рабочий объем двигателя, тем выше производительность должна быть у газогенератора. Соответственно, он вырастет в размерах.
3. 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.
4. Для изготовления камеры газификации, где температура превышает 1000 °С, применяйте низкоуглеродистую толстую сталь (4—5 мм).
5. 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.

Варианты охладителей горючей смеси из автомобильного радиатора и батареи отопления

Сопутствующие агрегаты – фильтры и охладители – делаются так:

1. Циклон сварите из отработавшего огнетушителя или отрезка трубы диаметром 10 см, как это изображено на чертеже. Входной патрубок приделайте сбоку, выпускной – сверху.
2. Охладитель силового газа лучше сделать из стальных труб в виде змеевика. Есть и другие варианты: использование старых конвекторов, батарей отопления и радиаторов.
3. Фильтр тонкой очистки изготовьте из любой цилиндрической емкости (например, бочки), наполненной базальтовым волокном.

Более детальную информацию о сборке газогенератора своими силами вы получите, посмотрев видео:

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.

Бункер для древесного угля помещается в багажник «Жигулей»

Типы газогенераторов

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.

Газогенераторы прямого 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 (опрокинутого) процесса газификации.

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.

Газогенераторы поперечного (горизонтального) процесса газификации.

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.

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 автомобильной газогенераторной установки

Автомобильная газогенераторная установка состояла из газогенератора, грубых очистителей, тонкого очистителя, вентилятора розжига и смесителя. Воздух из окружающей среды засасывался в газогенератор тягой работающего двигателя. Этой же тягой выработанный горючий газ «выкачивался» из газогенератора и попадал сначала в грубые очистители охладители, затем – в фильтр тонкой очистки. Перемешавшись в смесителе с воздухом, газо-воздушная засасывалась в цилиндры двигателя.

Охлаждение и грубая очистка газа

На выходе из газогенератора газ имел высокую температуру и был загрязнен примесями. 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.

В качестве простейшего очистителя использовался циклон. Газ поступал в очиститель через патрубок 1, распологавшийся 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.

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. Грубый очиститель-охладитель состоял из металлического кожуха 1, снабженного съемной крышкой 2. Внутри кожуха были установлены пластины 3 с большим количеством мелких отверстий, расположенных в шахматном порядке. Газ, проходя через отверстия пластин, менял скорость и направление, а частицы, ударяясь о стенки, оседали на них или падали вниз.

Грубые охладители-очистители последовательно соединяли в батареи из нескольких секций, причем каждая последующая секция имела большее количество пластин. Диаметр отверстий в пластинах от секции к секции уменьшался (РИСУНОК 5Г).

Вентилятор розжига

В автомобильных установках розжиг газогенератора осуществлялся центробежным вентилятором с электрическим приводом. При работе вентилятор розжига просасывал 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 автомобиля УралЗИС-352 состоял из кожуха 6, в котором вращалась соединенная с валом электродвигателя крыльчатка 5. Кожух, отштампованный из листовой стали, одной из половин крепился к фланцу электродвигателя. К торцу другой половины был подведен газоотсасывающий патрубок газогенератора 4. Газоотводящий патрубок 1. Для направления газа при розжиге в атмосферу и при работе подогревателя – в подогреватель к газоотводящему патрубку был приварен тройник 3 с двумя заслонками 2.

Фильтры 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.

Высота барботажного слоя воды в очистителе установки ЦНИИАТ-УГ-1 повышалась от нуля до максимума (100 мм – 120 мм) по мере увеличения отбора газов. Благодаря этому обеспечивалась устойчивая работа двигателя на холостых оборотах и хорошая очистка газа на больших нагрузках. Предварительно охлажденный газ поступал расположенную по центру очистителя газораздаточную коробку. Боковые стенки коробки имели два ряда отверстий диаметром 3 мм. Отверстия были расположены наклонно от уровня воды до нижнего края стенок, погруженных в воду на 70 мм. Четыре отверстия, расположенные выше уровня воды, служили для обеспечения подачи газа на холостом ходу. С ростом числа оборотов эти отверстия перекрывались водой. В пространстве над газораздаточной коробкой при увеличении нагрузки создавалось разряжение, и уровень воды снаружи коробки повышался, а внутри, соответственно – понижался. При этом газ, поступая внутрь коробки, попадал в отверстия, расположенные над уровнем воды, и уже в виде пузырьков поднимался вверх, сквозь наружный водяной столб. Очистившись в воде, газ проходил через кольца, насыпанные на сетки по обе стороны газораздаточной решетки, и направлялся во вторую секцию очистителя, где вторично пропускался через погруженную в воду гребенку окончательно очищался в слое колец.

Методы уменьшения потерь мощности двигателей газогенераторных автомобилей

Бензиновые двигатели, переведенные на генераторный газ без каких-либо переделок, теряли 40-50% мощности. Причинами падения мощности являлись, во-первых, низкая теплотворность и медленная скорость горения газовоздушной смеси по сравнению с бензовоздушной, а во-вторых, ухудшение наполнения цилиндров как за счет повышенной температуры газа, так и за счет сопротивления в трубопроводах, охладителе и фильтре газогенераторной установки.
Для уменьшения влияния указанных причин в конструкцию двигателей были внесены изменения. В связи с тем что газовоздушная смесь обладает высокой детонационной стойкостью, была увеличена степень сжатия. Сечение впускного трубопровода было увеличено. Для устранения подогрева газовоздушной смеси и уменьшения потерь давления впускной трубопровод устанавливали отдельно от выпускного. Эти меры позволяли сократить потери мощности до 20-30%.

Смеситель

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.

Подключение и запуск 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 на дровах – та еще задачка. 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»:

Примечание. В этой же книге вы найдете массу полезной информации касательно получения газообразного топлива из различных видов древесины и угля.

Теперь про особенности пуска и работы ДВС на древесине и угле:

• размер дров, 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.

Газогенераторы в транспортной технике

Практика доработки автомобилей под установку газовых генераторов началась еще в довоенные годы. На многие машины в рамках такой модернизации устанавливался генератор электрооборудования с высокой отдачей, так как нужно было обеспечивать достаточно мощный поток кислородного наддува. Для этого применялся электровентилятор. К наиболее заметным разработкам такого типа можно отнести «полуторки» ГАЗ-АА и «трехтонки» типа ЗИС-5, газогенераторные установки которых обеспечивали пробег на одной заправке до 80-90 км. Это немного, но в условиях дефицита жидкостного топлива на лесных хозяйствах данное решение полностью себя оправдывало экономически. Что касается сегодняшнего дня, то преобразование обычных авто с ДВС также мотивируется в основном интересами энергосбережения. Есть успешные примеры переделки легковых автомобилей ГАЗ-24 и АЗЛК-2141, которые на одной заправке проезжают до 120 км, поддерживая скоростной режим в диапазоне 80-90 км/ч.

Применение газогенераторных технологий в промышленности

Впервые газогенераторные технологии стали применяться в стекольной и металлургической промышленности в Европе, а в СССР нашли свое место в народном хозяйстве. К примеру, в середине 20 века по стране были распространены газогенераторные станции, вырабатывающие до 3 МВт из растительной биомассы и торфа. Современное оборудование заметно прибавило в технологическом развитии. Сегодня это целые комплексы, обеспеченные средствами автоматического и даже роботизированного управления под контролем ЭВМ. Мощность газогенераторных установок для выработки электроэнергии в промышленной сфере в среднем составляет 300-350 кВт. В некоторых случаях это целые химические заводы, предъявляющие жесткие требования к топливным материалам. Такие установки применяются на крупных производственных комплексах для обслуживания сразу нескольких систем потребления – силовых узлов (станков, линий сборки, динамомашин, компрессоров), осветительных приборов, вентиляционной инфраструктуры и т. д.

Эксплуатация автомобилей с газогенераторными установками

Эксплуатация автомобилей с газогенераторными установками имела свои особенности. В силу повышенной степени сжатия работа двигателя на бензине под нагрузкой допускалась лишь в крайних случаях и кратковременно: например, для маневрирования в гаражных условиях.
Инструкция категорически запрещала перевозить на газегенераторных автомобилях огнеопасные и легковоспламеняющиеся вещества, и тем более въезжать на территории, где не допускалось пользоваться открытым огнем – например, топливные склады. Разжигать газогенератор разрешалось только на открытой площадке.
Розжиг газогенератора осуществлялся факелом, тягу в при этом создавал электрический вентилятор. Газ, прокачиваемый вентилятором в процессе розжига, через патрубок выходил в атмосферу. Момент готовности газогенератора к работе определяли, поджигая газ у отверстия выходного патрубка – пламя должно было гореть устойчиво. По окончании розжига вентилятор выключали и пускали двигатель.
При неисправности вентилятора газогенератор можно было разжечь самотягой. Для этого зольниковый и загрузочный люки газогенератора открывали, а под колосниковую решетку подкладывали «растопку» — стружку, щепу, ветошь. Под действием естественной тяги пламя распространялось по всей камере. После розжига люки закрывали и пускали двигатель. Розжиг газогенератора при помощи работающего на бензине двигателя допускался инструкцией лишь в аварийных случаях, так как при этом возникала опасность засмоления двигателя. При движении автомобиля водитель вынужден был принимать во внимание инерцию газогенераторного процесса. Чтобы обеспечить запас мощности, необходимо было поддерживать отбор газа, близкий к максимальному. Для преодоления трудных участков рекомендовалось заранее переходить на понижающие передачи и поднимать обороты двигателя, а так же обогащать газо-воздушную смесь, прикрывая воздушную заслонку смесителя.
В отличие от бензиновых, газогенераторные автомобили требовали более частого пополнения топливом. Догрузку топлива в бункер производили в течение дня во время погрузочно-разгрузочных работ или стоянок.
Обслуживание газогенераторной установки было трудоемким. Чистка зольника газогенератора автомобиля УралЗИС-352 предусматривалась через каждые 250 – 300 км. Через 5000 – 6000 км газогенератор требовал полной чистки и разборки. Трубы охладителя рекомендовалось прочищать раз в 1000 км специальным скребком, входившим в комплект инструмента для обслуживания газогенераторной установки. Нижний слой колец фильтра тонкой очистки необходимо было промывать, выгрузив из фильтра на поддон, через 2500 – 3000 км пробега автомобиля. Верхний слой колец допускалось промывать каждые 10 000 км струей воды через люк в корпусе фильтра.
Оксид углерода СО опасен для человеческой жизни, по этому перед проведением работ по обслуживанию требовалось открыто все люки проветрить газогенераторную установку в течение 5 – 10 минут.

Бытовые газогенераторы

Домашнее котельное оборудование также улучшается, дополняясь новым функционалом и эксплуатационными возможностями. Для этой сферы предлагаются газогенераторные установки до 150 кВт на СУГ (сжижено углеродистый газ) в комплектации с системой жидкостного охлаждения, блоком зарядки аккумулятора и защитными приспособлениями. Это полноценный резервный генератор, который можно использовать в случае отключения основного энергоснабжения.

Расчет газогенераторного оборудования по мощности

Независимо от назначения энергетического агрегата, его технико-эксплуатационные показатели должны быть рассчитаны до покупки. Ниже приведен типовой пример расчета газогенераторной установки для домашней системы отопления.

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. Но и это не все. Для каждого проема в стене делается добавка примерно в 1 кВт, не считая поправки на климатические условия. В итоге объект общей площадью 1000 м2 с 10 окнами и 5 дверными проемами потребует использования установки с мощностью 1015 кВт как минимум.

Будущее развития газогенераторных технологий

В пользу продолжения развития газогенераторных агрегатов говорит их органичное сочетание с биотопливными элементами, которые являются безоговорочно одним из самых перспективных источников горючего сырья. В направлении оптимизации конструкций под пеллеты и брикеты с большей вероятностью будет осуществляться движение данной концепции. Что касается газогенераторных установок для автомобилей, то на промышленном уровне их разработка тоже может себя оправдать экономически. К слову, порядка 2 кг дешевых топливных материалов вырабатывают столько же энергии для машины, сколько 1 л бензина. Однако процессу развития в данном направлении все же препятствует необходимость усложнения конструкции автомобилей и появление все новых конкурентных генераторов, которые также приходят на смену обычным ДВС.

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.

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.

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.

Почему это выгодно

Построив древесный газогенератор своими руками, вы сможете рассчитывать на следующие выгоды:

Газогенераторные автомобили

• Уменьшенный расход топлива. Ведь КПД котла с газогенератором равно 90-95 процентам, а у твердотопливного котла – всего 50-60 процентов. То есть, на обогрев одного и того же помещения газогенератор потратит не более 60 процентов топлива, расходуемого обычным твердотопливным котлом.
• Продолжительный процесс горения. Пиролиз дров происходит за 20-25 часов, а процесс термического разложения древесного угля заканчивается за 5-8 суток. Следовательно, загрузку дров в котел можно проводить всего раз в сутки. А если вы пользуетесь древесным углем, то «зарядка» котла осуществляется раз в неделю!
• Возможность использовать в качестве топлива любой источник целлюлозы – от жмыха и соломы, до живой древесины с влажностью около 50 процентов. То есть о «сухости» дров можно уже не заботиться. Причем в топку некоторых моделей газогенераторных котлов можно отгружать даже метровые поленья, без предварительного измельчения (колки).
• Отсутствие потребности в чистке и дымохода, и поддувала. Пиролиз утилизирует топливо практически без остатка, а продукт окисления олефинов – это обычный водяной пар.

Кроме того, необходимо отметить и возможность полностью автоматизировать процесс работы котла.

К отрицательной стороне практики использования газогенераторов на дровах относятся следующие факты:

• Такой котел стоит очень дорого. Цена самого дешевого варианта «пиролизного» котла в два раза выше стоимости твердотопливного аналога. Поэтому самые рачительные хозяева предпочитают строить газогенератор на дровах своими руками.
• Такой котел работает на электричестве, расходуемом на энергообеспечение систем надува воздуха в камеры сгорания. То есть, если нет электричества – нет и тепла. А обычная печь будет «работать» где угодно.
• Котел генерирует стабильно высокую мощность. Причем снижение интенсивности нагрева спровоцирует сбой в работе всей системы – вместо горючих олефинов во вторичную камеру пойдет обычный деготь.

Но все недостатки «окупаются» обилием положительных характеристик и экономичной работой нагревательного прибора. Поэтому приобретение газогенератора, а тем более самостоятельное строительство такого «отопительного прибора» – это очень выгодное дело. И ниже по тексту мы опишем процесс создания дровяного газогенератора.

Применение

Как сделать газогенератор для дома или автомобиля: устройство и принцип работы

1. Раньше газгены применялись в автомобилестроении, во время Великой Отечественной войны такие генераторы устанавливались на многие легковые автомобили-полуторки и грузовики марки ЗИС. Двигатели внутреннего сгорания, работающие на природном газе, были незаменимы и удобны из-за несложного устройства и дешевизны.
2. Сегодня газогенераторные установки применяются для отопления домов и жилищ.
3. Для выработки электроэнергии с помощью различных турбинных установок или электрогазогенераторов.
4. До сих пор некоторые люди устанавливают на свои жигули подобные агрегаты. Машина при этом совершенно исправна и не требуют больших затрат. Также из-за низкого загрязнения воздуха по сравнению с нефтяным топливом, многие люди все больше переходят на автомобильные газогенераторы для ДВС.
5. В промышленности применяются газогенераторы, работающие на каменном угле, который может давать большее количество энергии.

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.

Минусы технологии

Достоинства газогенераторов могли бы их сделать основным средством выработки электрической и тепловой энергии, если бы не слабые места. К ним в первую очередь относится многокомпонентность функциональных частей. Несмотря на простой принцип работы, газогенераторная установка содержит множество взаимозависимых элементов, что усложняет сборку и управление системой. Также стоит подчеркнуть необходимость постоянного поддержания горения путем загрузки топливного сырья. В условиях работающего производства это необходимо делать регулярно, поэтому без контролирующей автоматики обойтись не удастся.

Что же представляет собой данный агрегат

То, что оборудование этого класса привлекает все большее количество потребителей объясняется в первую очередь наиболее низкой ценой на топливо, если сравнивать с бензином и дизелем. Кроме того, работающие на газе генераторы являются одними из наиболее экологически чистых, что вполне соответствует требованиям современного покупателя.

Есть отличия у этого агрегата и в конструктивном плане.

Он состоит из следующих блоков:

• Двигателя;
• Альтернатора;
• Технологической обвязки.

Наличие последнего узла, включающего в себя устройства управления и обслуживания, позволило добиться стабильной работы оборудования в соответствии с запросами потребителя. Многие модели имеют стабилизаторы выходного тока и микропроцессорные узлы, что гарантирует не только высокое качество вырабатываемой электроэнергии, но и возможность мониторинга работы двигателя. На сегодняшний день некоторые из газовых генераторов способны одновременно производить энергию и тепло. Именно они более всего интересуют современного потребителя.

Прочие параметры

При выборе газогенераторов немаловажную роль играют такие параметры, как тип охлаждения, уровень шума и способ запуска агрегата.

Установки бывают двух типов:

1. С воздушным охлаждением;
2. С водяным охлаждением.

Первая разновидность обладает компактными габаритами и низкой ценой. Однако такие генераторы не способны осуществлять подогрев мотора. В связи с этим данное оборудование нельзя эксплуатировать при низких температурах окружающей среды. Вторая категория агрегатов прекрасно подойдёт для использования в зимних условиях на протяжении длительного времени. Данные устройства полностью автоматизированы, имеют сложную конструкцию, а также обладают большой мощностью и высоким уровнем надёжности.

При выборе газового генератора необходимо помнить, что уровень шума, издаваемого установкой во время работы, находится на довольно низком уровне, и в среднем составляет 65-70 Дб. Если конструкцией аппарата предусмотрено наличие шумозащитного кожуха, то интенсивность распространения звуковых волн будет сведена к минимуму. Однако стоит помнить, что такое устройство способствует перегреванию силовой установки. Поэтому для охлаждения агрегата необходимо регулярно устраивать перерывы в его работе.

Запуск электрогенератора может осуществляться тремя способами:

1. При помощи шнура;
2. С использованием стартера;
3. Посредством автоматической системы.

Первый метод основан на резком вытягивании шнура и требует некоторых физических усилий. Второй способ базируется на простом нажатии кнопки либо повороте ключа. Наиболее прогрессивным является третий вариант. Для включения устройства не требуется вмешательство пользователя. начинает осуществлять свою деятельность именно в тот момент, когда происходит обесточивание внутренней сети.

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.

Источники

• https://AutoTopik.ru/vse-pro-avtomobili/908-na-drovah-ili-gazogeneratornye.html
• https://FB.ru/article/455064/gazogeneratornyie-dvigateli-printsip-rabotyi-tehnicheskie-harakteristiki-toplivo
• https://zen.yandex.ru/media/id/5a9ec3b3dcaf8ead78534917/avtomobili-sssr-gazogeneratornyi-gaz42-5e46ca246e1cd54e7a5c8afb
• https://otivent.com/kak-sdelat-gazogenerator-dlya-avtomobilya-svoimi-rukami
• http://www.uazbuka.ru/engine/fuel/GazGen/index.html
• https://principraboty.ru/princip-raboty-gazogeneratora/
• http://wiki.zr.ru/%D0%93%D0%B0%D0%B7%D0%BE%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80
• https://cotlix.com/kak-sdelat-gazogenerator-dlya-doma-ili-avtomobilya

[свернуть]

Газогенераторные установки. Переработка отходов в полезную энергию. — Портал-Энерго.ru

На фото газогенераторная устновка AZSD

Газогенераторы — не новое явление в технике. Во время Великой Отечественной Войны топливо поставлялось в основном для фронта. Поэтому грузовые и, даже, легковые машины ездили на дровах. В газогенераторную колонку загружались чурки или деревянные обрезки, газогенератор вырабатывал газ, на котором работал двигатель внутреннего сгорания. Хорошую мощность на таком топливе развить было невозможно, но машины ездили относительно надежно. В настоящее время, в Северной Корее, наши ЗИЛы тоже ездят на дровах.

Сама газификация топлива получила распространение в конце 19 века. В основе газогенерации лежит сжигание твердого топлива в обедненной кислородом среде. Подача воздуха обеспечивается на уровне 30-35% от теоретически необходимого для горения уровня. Поэтому можно говорить скорее об управляемом тлении, чем о горении.

Древесный газогенератор. Принцип работы.

Температура горения 900-1200 градусов. Малое поступление воздуха в топку обеспечивается заслонками и конструктивно, благодаря чему в процессе низкотемпературного пиролиза образуются горючие газы, которые могут отводиться, очищаться и сжигаться в других устройствах. Например, в газопоршневых двигателях, бытовых газовых горелках, удаленных топочных устройствах. Конструктивно печь устроена так, что обеспечивается отделение горючих газов СО, СН4, Н2 от баластных негорючих газов, входящих в состав воздуха. Так же предусматривается подогрев подаваемого в печь воздуха теплом отводимых газов. Применение этих мер обеспечивает КПД газоненераторной установки около 85%. Объем генерируемого горючего газа составляет примерно 2,2 м³ на 1 кг сожженного топлива.

В качестве топлива в газогенераторах используется щепа с размером до 50 мм и, примерно, 20% опилок. Имеются установки с использованием в топливной смеси торфяной крошки, зерновых отходов, пищевой упаковки. Влажность подаваемой смеси до 20%. В то же время, имеются конструкции, предусматривающие влажность топлива до 60% и досушивание смеси в процессе подачи в топку: подача топливной крошки происходит постепенно и просохнуть она успевает до попадания в зону горения. В промышленных газогенераторах подача топлива производится шнеком, вращение которого обеспечивается от электродвигателя с регулируемой частотой вращения. В небольших установках — подача топлива из бункера в зону горения.

Топка конструктивно исполняется в виде футерованной жаростойким кирпичом шахты объемом до от 0,5 до 4,5 кубометров. Установка с тепловой мощностью 50 кВт имеет объем топки 0,65 м³ и вес 320 кг, расход топлива 22 кг в час. Установка с мощностью 1 МВт, имеет топку объемом 4,4 м³ и вес 5 тонн, расход топлива 430 кг в час.

Особенностью газогенераторных установок является отсутствие дымления, поскольку при медленном горении углерод не выносится с отходящими газами, преобразуясь в газовую смесь. Теплотворная способность газовой смеси несколько ниже природного газа, но вполне достаточна для использования такого газа в быту и для привода двигателей внутреннего сгорания.

Газогенераторные установки: экономика эксплуатации

Для средних и малых энергетических предприятий, деревообрабатывающих производств применение газогенераторных установок очень выгодно. Если нет необходимости отделения газовой смеси, газогенераторные установки работают как весьма эффективные теплогенераторы, обеспечивая нужды в тепловой энергии для технологических нужд и в отоплении. Очень эффективно применение газогенераторных установовок на деревобрабытывающих предприятиях для сушки древесины.

При работе газогенератора в составе твердотопливного котла можно сжигать отходы практически любой длины. Одновременно решаются экологические проблемы и проблемы утилизации отходов, снижается себестоимость выпускаемой продукции. Анализ затрат на отопление сушильных камер и промышленных зданий и сооружений, применяющих газогенераторные установки показывает, что затраты на топливо от 3 до 25 раз меньше, чем при традиционном его сжигании в котлах или отоплении электронагревательными установками. При использовании в качестве топлива отходов деревообработки собственного производства экономический эффект возрастает. Опыт эксплуатации отопительного оборудования с использованием газогенераторов в составе сушильных камер показал, что срок их окупаемости находится в пределах от 2-х месяцев до 1 года.

Применение газогенераторных установок для выработки электроэнергии показывает, что экономически они более эффективны, чем остальные объекты малой энергетики. Причиной тому невысокая стоимость оборудования и возможность использования отходов производства, мусора, сорной древесины. В Якутии был произведен подсчет выгоды применения газогенераторных установок взамен дизельных генераторов. Экономия по топливу составила 14 раз, срок окупаемости установок от 1 года до 3 лет. При этом был решен ряд экологических проблем с необходимостью утилизации больного леса и лесных завалов.

Топливо для гезогенераторных установок

Некоторую проблему составляет заготовка топлива и его подготовка для сжигания. Но технически эта проблема легко разрешима. На рынке существует широкое предложение разного рода дробилок и измельчителей, как мобильных, так и стационарных. Если исполнять все требования к вырубкам, то после них на лесосеке не должно оставаться древесных отходов. Мобильные измельчители древесины вполне обеспечивают поставку сырья для газогенераторных установок необходимой кондиции.

Некоторые промышленные предприятия, имеющие газонегераторные установки, не закупают опилки и щепу, а получают деньги за их утилизацию. Учитывая стоимость вывоза мусора на свалку и возможные штрафные санкции, предприятиям выгоднее сдать древесный мусор за небольшие деньги на сжигание. Владелец же газогенераторной установки получает при этом тепло для своих нужд не за деньги, а с доплатой.

Автор: Коваль Сергей Петрович

описание процесса и советы мастеров

Газогенератор на дровах является установкой, которая предназначена для получения горючего газа с использованием пиролиза отходов древесины. Пиролизом называется процесс разложения органических и некоторых неорганических веществ под воздействием высокой температуры при пониженном содержании кислорода.

Для нормального протекания процесса должна присутствовать одна треть объема кислорода, необходимого для обычного горения. В таблице 1 показаны продукты пиролиза древесины, выделяющиеся на разных его стадиях.

Выделяемый в результате пиролиза газ может быть использован как топливо для котлов отопления, водонагревателей и даже автомобильных двигателей внутреннего сгорания.

Устройство

Основной корпус газогенератора (рис.1) представляет собой вертикальную металлическую колонну, имеющую цилиндрическую или прямоугольную форму. В нижней части, в районе топки, колонна сужается. В этой области генератора расположены патрубки забора наружного воздуха, ниже располагается зольное отделение, оборудованное лючком для удаления золы, либо специальным механизмом золоудаления. Также имеется лючок для осуществления розжига генератора.

Верхняя часть колонны оборудована крышкой, через которую осуществляется загрузка дров или деревянных отходов. Чуть ниже находится патрубок для отвода продукта пиролиза — горючего газа. Проходя через фильтр грубой очистки, где происходит осаждение крупных частиц сажи и дегтя, газ попадает в охладитель, который обычно выполняется в форме змеевика или радиатора.

Фильтр грубой очистки представляет собой стальную емкость, имеющую овальное сечение (показано на рисунке). Внутри емкость оборудована специальными перегородками для более надежного улавливания крупных частиц сажи. Содержащийся в газе водяной пар конденсируется, образовавшаяся при этом влага скапливается на дне фильтра. После охлаждения в радиаторе, газ поступает в фильтр тонкой очистки, где осуществляется отделение мелких механических примесей.

После тонкой очистки установлено устройство для подготовки топливной смеси и ее подачи в цилиндры двигателя внутреннего сгорания. На этом этапе происходит дозированное смешивание газа с атмосферным воздухом.

На этапе розжига и выхода генератора на рабочий режим, желательно использовать принудительную подачу воздуха. После запуска двигателя внутреннего сгорания, дутье следует отключить, так как разрежение в цилиндрах двигателя обеспечит необходимое движение воздуха.

Принцип работы

Несмотря на сложность химических процессов, сопровождающих пиролиз, принцип работы газового генератора на дровах достаточно прост.

Начинается все с загрузки бункера генератора дровами, опилками, щепой. Верхняя крышка бункера герметически закрывается. Для этого она оборудуется специальным запорным устройством. Это очень важно, потому что через неплотно закрытую крышку будет происходить утечка образовывающегося газа.

После этого производится розжиг через специальный лючок внизу генератора. Таким образом, осуществляется активация зоны горения генератора. В этой зоне идут процессы полного сгорания топлива, сопровождающиеся выделением углекислого газа СО₂, а также частичного, образующего оксид углерода СО.

Под воздействием раскаленных газов происходит также газификация части топлива, не находящегося в зоне горения, но располагающаяся в непосредственной близости от очага горения. В реакции участвует также часть влаги, содержащаяся в топливе. В результате образуются углекислый газ СО₂, водород Н₂, а также оксид углерода СО, являющийся горючим газом.

Зона генератора, непосредственно примыкающая к очагу горения, называется зоной восстановления. Вместе эти участки установки образуют зону активной газификации.

В результате протекания вышеупомянутых процессов, на выходе генераторной колонки образуется многокомпонентный газ, в состав которого входят горючие компоненты – СО, Н₂, СН₄, C_nH_m, а также балластная часть – CO₂, O₂, N₂, H₂O.

Генераторный газ имеет высокое октановое число, но очень низкую теплоту сгорания, вследствие чего, двигатель внутреннего сгорания, переведенный на такой вид топлива, может потерять до 40% мощности.

Какие газогенераторы применяются для домашних нужд, по каким критериям делать их выбор, и какие популярные модели есть в продаже — читайте тут.

Экономичными и удобными для использования в домашних нуждах являются генераторы от магистрального газа. Читайте по вышеуказанной ссылке про их преимущества, особенности и критерии выбора.

Процесс изготовления

Как сделать газогенератор своими руками? Ниже описывается один из возможных вариантов. Берем газовый баллон на 40 литров и вырезаем круг в верхней его части, как показано на фото 1.

В этом резервуаре будет располагаться зона загрузки и топка.

Метровый кусок трубы наружным диаметром около 50 мм будет служить для подачи воздуха (фото 2).

Дно и крышку корпуса можно изготовить из листовой стали толщиной 5 мм. Для фильтров грубой и тонкой очистки подойдут корпуса от огнетушителей. Колосниковая решетка может быть сварена из арматуры (фото 3).

Лучше конечно подыскать для колосниковой решетки чугунные прутья или найти готовое изделие подходящих размеров.

Для изготовления запора для крышки генераторной колонки подойдет старая автомобильная рессора (фото 4). При повышении давления внутри генератора такой запор сработает, как клапан в кастрюле – скороварке.

Основой крепления деталей крышки может послужить кусок прямоугольной трубы (фото 5)

Соединение основных деталей корпуса осуществляется электросваркой, при монтаже деталей крышки используется болтовое соединение.

Таким образом, практически все детали, необходимые для того, чтобы сделать газогенератор своими руками, можно найти в металлоломе.

Дизельные генераторы являются хорошей альтернативой газовым аппаратам, когда нужна повышенная мощность. О дизельных электростанциях читайте в статье по ссылке: https://voltobzor.ru/dizelnye-elektrostancii-princip-raboty-remont-i-obsluzhivanie.

А про мощные дизельные генераторы на 100 кВт, принцип их выбора, использования и обслуживания вы узнаете в этой подробной статье.

Советы мастеров

Тому, кто решил изготовить газогенератор на дровах своими руками, полезно прислушаться к советам специалистов и тех домашних мастеров, кто уже прошел этот путь. Остановимся на некоторых моментах, которые следует учесть при изготовлении газового генератора.

Выбор материала, из которого решено изготовить газовый генератор, должен быть продуманным. Элементы топочной камеры лучше всего изготовить из низкоуглеродистой стали. Это обусловлено жесткими температурными условиями работы этой части конструкции вкупе с воздействием выделяющегося конденсата.

Верхняя крышка генераторной колонки кроме запорного устройства должна быть укомплектована уплотнителем, обеспечивающим герметичность. Уплотнитель можно изготовить из асбестовой полосы или использовать шнур из того же материала. Выполнение этого условия воспрепятствует неконтролируемому проникновению воздуха внутрь генератора и утечке пиролизного газа.

Очень удобно для изготовления корпуса генератора использовать пустой газовый баллон. Следует соблюдать осторожность при резке и сварке баллона, так как даже незначительное количество оставшегося газа может воспламениться. Во избежание этого, многие рекомендуют при выполнении работ, заполнить пустой баллон водой.

Еще один совет касается необходимости установки обратного клапана, чтобы избежать выхода газа.

Колосники камеры сгорания должны быть изготовлены из чугуна. Поскольку эта часть конструкции нуждается в постоянной очистке, лучше сделать ее выдвижной.

Для подачи воздуха можно предусмотреть вентилятор.

Конструкция загрузочного люка должна быть такой, чтобы в случае переизбытка топлива и газа было удобно выбросить часть балласта.

Что касается выбора конструкции, лучше найти схему промышленного или реально изготовленного действующего изделия. Так как, не имея чертеж газогенератора на дровах, своими руками сделать его будет очень трудно.

Относительно применения газогенератора на дровах, многие мастера, испытавшие эти устройства в работе, подчеркивают, что использование их на автомобильном транспорте сегодня вряд ли может иметь перспективы. В этом качестве они чересчур громоздки и неэффективны. Гораздо более интересным является использование таких генераторов для питания стационарных двигателей внутреннего сгорания электрических генераторных агрегатов. В этом варианте можно получить источник дешевой электрической энергии, вырабатываемой из древесных отходов.

Газовые генераторы фирмы Generac пользуются большой популярностью среди покупателей. Почему они пользуются высоким спросом и какие особенности имеют, узнайте в статье https://voltobzor.ru/gazovye-generatory-generac-sfery-primeneniya-osobennosti-i-primery.

Читайте подробную и исчерпывающую статью о том, как выбрать газовый генератор для дома.

В заключение хочется добавить, что сама по себе идея получения газообразного топлива из древесины не нова. Еще в годы Великой Отечественной войны, в условиях дефицита жидкого углеводородного топлива, дровяными газогенераторами комплектовались небольшие грузовики – полуторки.

Сам процесс пиролиза применяется сегодня в распространенных моделях котлов длительного горения, производимых очень известными фирмами. Использование пиролиза в отопительных системах позволяет получить максимальное количество теплоты от сгорания топлива, при этом редко осуществляя его загрузку.

Для тех, кто хочет больше узнать о возможностях генераторов, использующих процесс пиролиза, увидеть, как изготавливают газогенераторы на дровах своими руками, видео ролики, выложенные в сети, окажут в этом помощь.

Биомасса для производства электроэнергии | WBDG

Введение

На этой странице

ЭТА СТРАНИЦА ПОДДЕРЖИВАЕТСЯ

Биомасса используется для отопления помещений, производства электроэнергии и комбинированного производства тепла и электроэнергии. Термин «биомасса» охватывает большое количество разнообразных материалов, включая древесину из различных источников, сельскохозяйственные остатки, а также отходы животноводства и жизнедеятельности человека.

Биомассу можно преобразовать в электроэнергию несколькими способами.Наиболее распространенным является прямое сжигание биомассы, такой как сельскохозяйственные отходы или древесные материалы. Другие варианты включают газификацию, пиролиз и анаэробное сбраживание. Газификация производит синтез-газ с полезным содержанием энергии за счет нагрева биомассы меньшим количеством кислорода, чем необходимо для полного сгорания. Пиролиз дает бионефть за счет быстрого нагревания биомассы в отсутствие кислорода. При анаэробном сбраживании образуется возобновляемый природный газ, когда органическое вещество разлагается бактериями в отсутствие кислорода.

Различные методы работают с разными типами биомассы. Обычно древесная биомасса, такая как древесная щепа, пеллеты и опилки, сжигается или газифицируется для выработки электроэнергии. Остатки кукурузной соломы и пшеничной соломы упаковываются в тюки для сжигания или превращаются в газ с помощью анаэробного варочного котла. Очень влажные отходы, такие как отходы животных и человека, превращаются в газ со средним содержанием энергии в анаэробном варочном котле. Кроме того, большинство других типов биомассы можно преобразовать в бионефть путем пиролиза, которое затем можно использовать в котлах и печах.

В Вудленде, Калифорния, электростанция использует древесину из сельскохозяйственной промышленности.
Источник: NREL

В этом обзоре основное внимание уделяется древесной биомассе, используемой для выработки электроэнергии на промышленных предприятиях, а не в проектах коммунальных предприятий. Тепло биомассы и биогаз, включая анаэробное сбраживание и свалочный газ, рассматриваются на других страницах технологических ресурсов в этом руководстве:

По сравнению со многими другими вариантами возобновляемых источников энергии, биомасса имеет преимущество диспетчеризации, что означает, что она управляема и доступна при необходимости, подобно системам выработки электроэнергии на ископаемом топливе.Однако недостатком биомассы для производства электроэнергии является то, что топливо необходимо закупать, доставлять, хранить и оплачивать. Кроме того, при сжигании биомассы образуются выбросы, которые необходимо тщательно контролировать и контролировать в соответствии с нормативными требованиями.

В этом обзоре представлены конкретные детали для тех, кто рассматривает системы производства электроэнергии на биомассе как часть крупного строительного проекта. Дополнительную общую информацию можно получить в Управлении энергоэффективности и возобновляемых источников энергии (EERE) Министерства энергетики США (DOE). Основы технологии биомассы.Подробную информацию об использовании биомассы для комбинированного производства тепла и электроэнергии можно получить в Партнерстве по комбинированному производству тепла и электроэнергии Агентства по охране окружающей среды США (EPA).

Описание

На большинстве биоэлектростанций используются системы сжигания с прямым сжиганием топлива. Они сжигают биомассу напрямую, чтобы произвести пар высокого давления, который приводит в действие турбогенератор для производства электроэнергии. В некоторых отраслях промышленности, связанных с биомассой, отводимый или отработанный пар электростанции также используется для производственных процессов или для обогрева зданий.Эти системы комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) значительно повышают общую энергоэффективность примерно до 80% по сравнению со стандартными системами, работающими только на биомассе, с эффективностью примерно 20%. Сезонные потребности в отоплении повлияют на эффективность системы ТЭЦ.

Простая система выработки электроэнергии на биомассе состоит из нескольких ключевых компонентов. Для парового цикла это включает некоторую комбинацию следующих элементов:

• Оборудование для хранения и транспортировки топлива
• Камера сгорания / печь
• Котел
• Насосы
• Вентиляторы
• Паровая турбина
• Генератор
• Конденсатор
• Градирня
• Контроль выхлопа / выбросов
• Система управления (автоматизированная).

Системы прямого сжигания подают сырье биомассы в камеру сгорания или печь, где биомасса сжигается с избытком воздуха для нагрева воды в бойлере и образования пара. Вместо прямого сжигания некоторые развивающиеся технологии газифицируют биомассу для получения горючего газа, а другие производят пиролизные масла, которые можно использовать для замены жидкого топлива. Котельное топливо может включать древесную щепу, пеллеты, опилки или биомасло. Затем пар из котла расширяется через паровую турбину, которая вращается, чтобы запустить генератор и произвести электричество.

В целом, все системы, работающие на биомассе, требуют места для хранения топлива, а также некоторого типа оборудования для обращения с топливом и средств контроля. Система, использующая древесную щепу, опилки или гранулы, обычно использует бункер или силос для краткосрочного хранения и внешний склад для хранения топлива для более крупных хранилищ. Автоматизированная система управления транспортирует топливо из внешнего хранилища с использованием некоторой комбинации кранов, штабелеукладчиков, регенераторов, фронтальных погрузчиков, ремней, шнеков и пневмотранспорта. Ручное оборудование, такое как фронтальные погрузчики, можно использовать для переноса биомассы из штабелей в бункеры, но этот метод потребует значительных затрат на рабочую силу и эксплуатацию оборудования и техническое обслуживание (O&M).Менее трудоемким вариантом является использование автоматических штабелеукладчиков для создания штабелей и регенераторов для перемещения щепы из штабелей в бункер для щепы или бункер.

В электроэнергетических системах, работающих на древесной стружке, обычно используется одна сухая тонна на мегаватт-час производства электроэнергии. Это приближение типично для систем с влажной древесиной и полезно для первого приближения требований к потреблению и хранению топлива, но фактическое значение будет варьироваться в зависимости от эффективности системы. Для сравнения, это эквивалентно 20% эффективности HHV с 17 MMBtu / т древесины.

Большая часть древесной щепы, производимой из сырых пиломатериалов, будет иметь влажность от 40% до 55% на влажной основе, что означает, что тонна зеленого топлива будет содержать от 800 до 1100 фунтов воды. Эта вода снизит извлекаемую энергию материала и снизит эффективность котла, так как вода должна испаряться на первых этапах сгорания.

Самые большие проблемы с установками, работающими на биомассе, связаны с обработкой и предварительной обработкой топлива. Это относится как к небольшим установкам с колосниковым обогревом, так и к большим установкам с подвесным обогревом.Сушка биомассы перед сжиганием или газификацией повышает общую эффективность процесса, но во многих случаях может быть экономически невыгодной.

Выхлопные системы используются для вывода побочных продуктов сгорания в окружающую среду. Средства контроля выбросов могут включать в себя циклон или мультициклон, рукавный фильтр или электрофильтр. Основная функция всего перечисленного оборудования — это контроль твердых частиц, и она указана в порядке увеличения капитальных затрат и эффективности. Циклоны и мультициклоны могут использоваться в качестве предварительных коллекторов для удаления более крупных частиц перед рукавным фильтром (тканевым фильтром) или электростатическим фильтром.

Кроме того, может потребоваться контроль выбросов несгоревших углеводородов, оксидов азота и серы в зависимости от свойств топлива и местных, государственных и федеральных нормативных актов.

Как это работает?

В системе прямого сгорания биомасса сжигается в камере сгорания или печи для получения горячего газа, который подается в котел для выработки пара, который расширяется через паровую турбину или паровой двигатель для производства механической или электрической энергии.

В системе прямого сжигания переработанная биомасса является котельным топливом, который производит пар для работы паровой турбины и генератора для производства электроэнергии.

Типы и стоимость технологий

Есть множество компаний, в основном в Европе, которые продают маломасштабные двигатели и комбинированные теплоэнергетические системы, которые могут работать на биогазе, природном газе или пропане. Некоторые из этих систем доступны в Соединенных Штатах с мощностью от примерно 2 киловатт (кВт) и примерно 20 000 британских тепловых единиц (БТЕ) ​​в час тепла до нескольких мегаватт (МВт). Кроме того, в настоящее время в Европе доступны маломасштабные (от 100 до 1500 кВт) паровые двигатели / генераторные установки и паровые турбины (от 100 до 5000 кВт), работающие на твердой биомассе.

В США прямое сжигание является наиболее распространенным методом производства тепла из биомассы. Установленная стоимость малых электростанций, работающих на биомассе, составляет от 3000 до 4000 долларов за кВт, а приведенная стоимость энергии — от 0,8 до 0,15 доллара за киловатт-час (кВтч).

Двумя основными типами систем прямого сжигания щепы являются камеры сгорания со стационарной и подвижной решеткой, также известные как топки с неподвижным слоем и камеры сгорания с атмосферным псевдоожиженным слоем.

Стационарные системы

Существуют различные конфигурации систем с неподвижным слоем, но общей характеристикой является то, что топливо тем или иным образом подается на решетку, где оно вступает в реакцию с кислородом воздуха.Это экзотермическая реакция, при которой образуются очень горячие газы и пар в секции теплообменника котла.

Системы с псевдоожиженным слоем

В системе с циркулирующим псевдоожиженным слоем или с барботажным псевдоожиженным слоем биомасса сжигается в горячем слое взвешенных негорючих частиц, таких как песок. По сравнению с колосниковыми камерами сгорания системы с псевдоожиженным слоем обычно производят более полное преобразование углерода, что приводит к снижению выбросов и повышению эффективности системы.Кроме того, котлы с псевдоожиженным слоем могут использовать более широкий спектр исходного сырья. Кроме того, системы с псевдоожиженным слоем имеют более высокую паразитную электрическую нагрузку, чем системы с неподвижным слоем, из-за повышенных требований к мощности вентилятора.

Системы газификации биомассы

Небольшая модульная система биоэнергетики от Community Power Corporation

Хотя системы газификации биомассы встречаются реже, они аналогичны системам сжигания, за исключением того, что количество воздуха ограничено и, таким образом, вырабатывается чистый топливный газ с полезной теплотворной способностью в отличие от сжигания, при котором отходящий газ не имеет полезной теплотворной способности. теплотворная способность.Чистый топливный газ обеспечивает возможность приводить в действие множество различных типов газовых первичных двигателей, таких как двигатели внутреннего сгорания, двигатели Стирлинга, термоэлектрические генераторы, твердооксидные топливные элементы и микротурбины.

На эффективность системы прямого сжигания или газификации биомассы влияет ряд факторов, включая влажность биомассы, распределение и количество воздуха для горения (избыток воздуха), рабочую температуру и давление, а также температуру дымовых газов (выхлопных газов).

Приложение

Тип системы, наиболее подходящей для конкретного применения, зависит от многих факторов, включая доступность и стоимость каждого типа биомассы (например, щепа, пеллеты или бревна), стоимость конкурирующего топлива (например, мазут и природный газ), пиковые и годовые электрические нагрузки и затраты, размер и тип здания, доступность площадей, наличие рабочего и обслуживающего персонала, а также местные нормы выбросов.

Проекты, которые могут использовать как производство электроэнергии, так и тепловую энергию из энергетических систем, работающих на биомассе, часто являются наиболее рентабельными.Если место имеет предсказуемый доступ к круглогодичным доступным ресурсам биомассы, то некоторое сочетание производства тепла из биомассы и электроэнергии может быть хорошим вариантом. Транспортировка топлива составляет значительную часть его стоимости, поэтому в идеале ресурсы должны быть доступны из местных источников. Кроме того, на предприятии обычно необходимо хранить сырье для биомассы на месте, поэтому доступ на площадку и хранение являются факторами, которые следует учитывать.

Как и в случае с любой другой технологией электроснабжения на месте, система производства электроэнергии должна быть подключена к коммунальной сети.Правила присоединения могут быть другими, если система является комбинированной теплоэнергетической системой, а не только для производства электроэнергии. Возможность использовать чистые измерения также может иметь решающее значение для экономики системы.

Руководство Федеральной программы энергоменеджмента (FEMP) по интеграции возобновляемых источников энергии в федеральное строительство содержит дополнительную информацию о требованиях к межсетевым соединениям и чистому учету.

Экономика

Основные статьи капитальных затрат для энергосистемы, работающей на биомассе, включают оборудование для хранения и обработки топлива, камеру сгорания, котел, первичный двигатель (например,г. турбина или двигатель), генератор, элементы управления, дымовая труба и оборудование для контроля выбросов.

Стоимость системы имеет тенденцию к снижению по мере увеличения размера системы. Для паровой системы, работающей только на электроэнергии (не комбинированной), мощностью от 5 до 25 МВт, затраты обычно составляют от 3000 до 5000 долларов за киловатт электроэнергии. Нормированная стоимость энергии для этой системы будет составлять от 0,08 до 0,15 доллара за кВтч, но она может значительно возрасти с расходами на топливо. Для больших систем требуется значительное количество материала, что приводит к увеличению расстояний транспортировки и затрат на материалы.Небольшие системы имеют более высокие затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание на единицу произведенной энергии и более низкую эффективность, чем большие системы. Следовательно, определение оптимального размера системы для конкретного приложения — это итеративный процесс.

Существует множество стимулов для производства энергии из биомассы, но они различаются в зависимости от политики федерального законодательства и законодательства штата. База данных государственных стимулов для возобновляемых источников энергии и эффективности® перечисляет стимулы для биомассы. Сроки программ стимулирования часто позволяют меньше времени на строительство, чем необходимо для проектов, связанных с биомассой.Кроме того, федеральные агентства часто не могут напрямую воспользоваться финансовыми стимулами для возобновляемых источников энергии, если они не используют другую структуру собственности.

Руководство FEMP по интеграции возобновляемых источников энергии в федеральное строительство содержит дополнительную информацию о финансировании проектов в области возобновляемых источников энергии.

Интересно, что штат Массачусетс недавно исключил электричество, работающее на биомассе, из своего Стандарта портфеля возобновляемых источников энергии, потому что официальные лица штата не верили, что биомасса обеспечивает явное сокращение выбросов парниковых газов.Таким образом, проекты, связанные с использованием биомассы, больше не имеют права на получение сертификатов возобновляемой энергии, которые засчитываются для целей или финансирования возобновляемых источников энергии штата Массачусетс.

Оценка доступности ресурсов

Наиболее важными факторами при планировании энергетической системы на биомассе являются оценка ресурсов, планирование и закупки. В рамках процессов отбора и анализа осуществимости критически важно определить потенциальные источники биомассы и оценить необходимое количество топлива.

Если возможно, подробно определите способность потенциальных поставщиков производить и поставлять топливо, отвечающее требованиям оборудования, работающего на биомассе.Это может быть немного интенсивный процесс, поскольку он включает в себя определение нагрузки, которая будет обслуживаться, определение возможных производителей или поставщиков оборудования, работу с этими поставщиками для определения спецификации топлива и контакт с поставщиками, чтобы узнать, могут ли они соответствовать спецификации — и какая цена. Также необходимо оценить ежемесячные и годовые потребности в топливе, а также пиковое потребление топлива, чтобы помочь с обращением с топливом и определением размеров оборудования для хранения топлива.

Поскольку на большей части территории Соединенных Штатов не существует установленной системы распределения древесной щепы, иногда бывает трудно найти поставщиков.Одно из предложений — связаться с региональной лесной службой США и государственной лесной службой. К другим ресурсам, к которым можно обратиться, относятся ландшафтные компании, лесопилки и другие переработчики древесины, свалки, лесоводы и производители деревянной мебели.

Оценки ресурсов биомассы на уровне округа также доступны в Интернете с помощью интерактивного инструмента картографии и анализа. Инструмент оценки биомассы был разработан Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (NREL) при финансовой поддержке EPA. Раньше оценка ресурсов обычно была статичной и не позволяла пользователям анализировать данные или манипулировать ими.Этот новый инструмент позволяет пользователям выбрать местоположение на карте, количественно оценить ресурсы биомассы, доступные в пределах определенного пользователем радиуса, и оценить общую тепловую энергию или мощность, которая может быть произведена путем восстановления части этой биомассы. Инструмент действует как предварительный источник информации о сырье биомассы; однако он не может заменить оценку сырья на месте.

Доступные ресурсы биомассы в США.
Источник: NREL

Необходимо разработать процесс приема поставок биомассы и оценки свойств топлива.По состоянию на июль 2011 года национальные спецификации по древесной щепе отсутствуют, но разрабатываются региональные спецификации. Наличие спецификации помогает сообщать и обеспечивать соблюдение требований к микросхеме. Спецификация должна включать физические размеры, диапазон содержания влаги в топливе, энергосодержание, содержание золы и минералов, а также другие факторы, влияющие на обращение с топливом или его сгорание. Для обеспечения справедливой стоимости контракты на поставку топлива должны масштабировать закупочную цену обратно пропорционально содержанию влаги, поскольку более высокое содержание влаги значительно снижает эффективность сгорания и увеличивает вес транспортируемого материала.

Рекомендации по закупкам

Следующие ниже рекомендации имеют решающее значение для успеха любого проекта по производству энергии из биомассы.

• Полностью вовлекайте лиц, принимающих решения, и широкую общественность на этапах планирования и по мере достижения прогресса, особенно если система будет установлена ​​в общественном здании.
• Тесно сотрудничать с производителем или поставщиком оборудования, работающего на биомассе, для совместной работы над проектированием зданий и требованиями к оборудованию.
• Согласовать календарное планирование строительства с поставкой оборудования.Например, легче доставить и установить оборудование, если кран имеет доступ к месту установки.
• Определите маршрут доставки топлива, чтобы грузовики могли легко добраться до места хранения и при необходимости развернуться.

Эксплуатация и обслуживание

Затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание энергетических систем, работающих на биомассе, в основном состоят из затрат на топливо и рабочую силу. В остальном эти системы аналогичны другим системам производства электроэнергии на базе котлов. Эксплуатация ведется непрерывно, поэтому затраты на эксплуатацию, а также на покупку и хранение топлива необходимо оценивать вместе с общими затратами по проекту.

Особые соображения

Ниже приведены важные особенности электрических систем, работающих на биомассе.

Экологическая экспертиза / разрешение

Основной проблемой NEPA и выдачей разрешений для энергетической системы, работающей на биомассе, являются выбросы от сжигания. Следовательно, следует пересмотреть местные требования. Выбросы в атмосферу из системы биомассы зависят от конструкции системы и характеристик топлива. При необходимости можно использовать системы контроля выбросов для уменьшения выбросов твердых частиц и оксидов азота.Выбросы серы полностью зависят от содержания серы в биомассе, которое обычно очень низкое.

Хранение щепы требует внимательности, подготовки и внимательности. Когда стружка хранится в здании, существует вероятность того, что пыль от стружки скапливается на горизонтальных поверхностях и попадает внутрь оборудования. Беспокойство вызывает способность древесной щепы самовоспламеняться или самовоспламеняться при хранении в течение длительного времени, хотя встречается редко. Для получения дополнительной информации см. Информационный бюллетень OSHA по безопасности и охране здоровья «Горючая пыль в промышленности: предотвращение и смягчение последствий пожара и взрывов».

Это происходит из-за цепочки событий, которая начинается с биологического разложения органического вещества и может привести к тлею кучи. Критический диапазон влажности, поддерживающий самовозгорание, составляет примерно от 20% до 45%. Вероятность самовозгорания также увеличивается с увеличением размера кучи из-за увеличения глубины.

Чтобы помочь в решении этой проблемы, Управление пожарной охраны в Онтарио, Канада предоставляет следующие рекомендации:

• Место хранения должно быть хорошо дренированным и ровным, с твердым грунтом или вымощенным асфальтом, бетоном или другим твердым покрытием.На поверхности грунта между сваями не должно быть горючих материалов. Во дворе должны быть удалены сорняки, трава и подобная растительность. Переносные горелки с открытым пламенем для сорняков нельзя использовать на площадках для хранения щепы. Сваи не должны превышать 18 м (59 футов) в высоту, 90 м (295 футов) в ширину и 150 м (492 футов) в длину, если временные водопроводные трубы со шланговыми соединениями не проложены на верхней поверхности сваи.

• Между штабелями щепы и оголенными конструкциями, дворовым оборудованием или инвентарём должно поддерживаться пространство, равное (а) удвоенной высоте сваи для горючего материала или зданий или (b) высоте сваи для негорючих зданий и оборудования.

• В местах скопления щепок курение запрещено.

Пожары древесной стружки могут быть вызваны другими факторами, такими как удары молнии, тепло от оборудования, искры от сварочных работ, лесные пожары и поджоги. Эти пожары иногда называют поверхностными пожарами, потому что они возникают и распространяются по внешней стороне сваи.

При хранении очень важно поддерживать чистоту щепы. Когда щепа хранится на земле или гравии, часть этого материала часто собирается вместе со щепой и попадает в камеру сгорания.

21 февраля 2011 года EPA установило стандарты выбросов Закона о чистом воздухе для больших и малых котлов и мусоросжигательных заводов, сжигающих твердые отходы и осадок сточных вод. Эти стандарты охватывают более 200 000 котлов и мусоросжигательных заводов, которые выделяют опасные загрязнители воздуха (HAP), также известные как токсичные вещества для воздуха. Новые стандарты EPA должны соблюдаться при планировании проекта любого котла для сжигания топлива.

Агентство

EPA также приняло Закон о чистом воздухе, разрешающий выбросы парниковых газов 2 января 2011 года.Этот процесс, также называемый «правилом адаптации», требует разрешения на производство парниковых газов, но не распространяется на более мелкие предприятия. Ожидается, что окончательные правила будут разработаны в течение трехлетнего исследовательского периода, но федеральные предприятия, использующие производство электроэнергии из биомассы в рамках нового строительного проекта, могут захотеть убедиться, что размер объекта, работающего на биомассе, не вызывает эти требования.

В 2009 году штат Массачусетс выпустил документ под названием «Нормы безопасности и выбросов котлов и печей на биомассе в северо-восточных штатах ».Несмотря на то, что в этом документе содержится обзор действующих правил в этом регионе, он может быть полезной справочной информацией для других частей страны.

Дополнительные ресурсы

Следующие дополнительные ресурсы могут предоставить более подробную информацию о производстве электроэнергии из биомассы.

Электроресурсы биомассы

Публикации

древесного газа в финском автомобилестроении во время Второй мировой войны на JSTOR

30 ноября 1939 года Советский Союз атаковал Финляндию из артиллерии в нескольких точках вдоль приграничной границы, а также бомбил с воздуха города Вийпури и Хельсинки.Нейтральная Финляндия была плохо подготовлена ​​к авиаударам и современному моторизованному блицкригу в целом. Многочисленные финны, в том числе премьер-министр А.К. Каяндер считал полномасштабную войну маловероятной. Тем не менее, страна подготовилась к случаю кризиса, но довольно похожего на тот, который имел место во время Первой мировой войны, когда Финляндия не была полем сражений. Кроме того, акцент при подготовке делался на слабых местах предыдущей кризисной экономики: поставках продуктов питания и топлива, карточной системе.В этой статье рассматривается, как Финляндия реализовывала свой план по переходу от ископаемого топлива к местной энергии в гражданском автомобилестроении во время Второй мировой войны. В межвоенный период оценка различных альтернативных источников энергии для бензина привела к решению использовать генераторы древесного газа во всех моторизованных транспортных средствах, от автомобилей до лодок, в случае возникновения чрезвычайной ситуации. Были исследованы и апробированы различные зарубежные изобретения в этой области. Планировалось начать отечественное производство газогенераторов. Переход на газовые генераторы занял более двух лет, но, наконец, все используемые гражданские моторизованные автомобили работали на древесном газе.Движение продолжалось по дорогам и водотокам, хотя акцент на транспорте все больше перемещался на железные дороги, которые полагались на паровозы и их твердое топливо. Переключение энергосистемы за довольно короткий промежуток времени было удивительным достижением для страны без автомобильной промышленности. Тем не менее, в новой системе было множество, но ожидаемых проблем, таких как недостаточный доступ к сухим рубленым березовым дровам, снижение мощности двигателя транспортных средств, работающих на древесном газе, и транспортных средств, требующих большего обслуживания, чем при использовании жидкого ископаемого топлива.Дополнительной проблемой непредвиденной серьезности были масштабы отравлений газом.

Информация о журнале

ICON, основанный в 1995 году, — это журнал ICOHTEC, посвященный истории технологий. ICON, публикуемый ежегодно, включает статьи, обзорные эссе и рецензии на книги по всем аспектам и периодам технологической истории как членами, так и не членами. Он поощряет исследования транснационального характера, сфокусированные на глобальных технологиях, и стремится поощрять сотрудничество между учеными через национальные или политические границы.

2.6 Очистка и охлаждение газа

2.6 Очистка и охлаждение газа

2.6.1 Очистка от пыли
газ
2.6.2 Охлаждение газа

Для безотказной работы двигателя внутреннего сгорания, использующего генераторный газ в качестве топлива, требуется достаточно чистый газ (см. Раздел 2.1.3).

Как уже упоминалось в разделах 2.3 и 2.5, хорошо спроектированные газификаторы с нисходящим потоком могут соответствовать критериям чистоты, по крайней мере, в довольно широком диапазоне производительности (т.е. от 20% — 100% полной нагрузки). Газификаторы с восходящей тягой в двигателях должны быть оснащены громоздким и дорогим оборудованием для отделения смолы. Однако можно получить газ из газификаторов с восходящей тягой в соответствии со спецификациями, как сообщает Leuchs (26). Разрабатываются методы реформинга газа в высокотемпературной зоне (вторичная газификация) с целью сжигания или растрескивания смол.

Когда используются подходящие виды топлива, газификатор и очиститель хорошо спроектированы и газификатор работает с превышением минимальной мощности, загрязнение газа смолой не представляет серьезной проблемы.

Охлаждение газа в основном служит для увеличения плотности газа, чтобы максимально увеличить количество горючего газа, поступающего в цилиндр двигателя при каждом такте. Снижение температуры газа на десять процентов увеличивает максимальную мощность двигателя почти на два процента. Охлаждение также способствует очистке газа и позволяет избежать конденсации влаги в газе после его смешивания с воздухом перед всасыванием двигателя.

Основная проблема при производстве газа, пригодного для двигателей, заключается в удалении пыли.

Количество пыли, которая присутствует в генераторном газе на выходе из газогенератора, зависит от конструкции оборудования, нагрузки газификатора и типа используемого топлива.

В большинстве газификаторов направление газового потока уже изменено на 180 ° внутри устройства, и эта простая мера удаляет самую крупную пыль.

Количество пыли, присутствующей в газе на м³, обычно увеличивается с загрузкой газогенератора по той простой причине, что более высокие нагрузки приводят к более высоким скоростям газа и большему увлечению пыли.

Более мелкие частицы топлива обычно вызывают более высокую концентрацию пыли в газе, чем более крупные топливные блоки. Тип топлива также имеет значение: древесина твердых пород обычно производит меньше пыли, чем древесина мягких пород. Газификация початков кукурузы приводит к серьезному загрязнению пылью, как сообщает Zijp et al. (48).

Сообщается, что для газификаторов с нисходящим потоком нормального типа «Imbert» утечка пыли при использовании деревянных блоков размером около 4 x 4 x 4 см составляет 0,5 — 5 г / м³ газа (34).

Исследования размера и распределения пыли генераторного газа были проведены Nordström (33), и результаты представлены в таблице 2.8. С помощью хорошо спроектированного циклона можно отделить около 60% — 70% этой пыли от газового пара.

Остатки (частицы пыли меньшего диаметра) необходимо удалить другими способами.

Таблица 2.8 Гранулометрический состав пыли генераторного газа (33)

Во время Второй мировой войны для удаления мелкой пыли использовалось множество сухих фильтров, содержащих древесную вату, сизалевое волокно, стекловату, древесную стружку, пропитанную маслом, и другие типы волокнистых или гранулированных материалов (в среднем размер частиц менее 60 микрон), но успех был очень ограниченным.

Влажные очистители, такие как скрубберы и барботеры для воды и масла, также эффективны, но только в определенных пределах.

Наилучший эффект очистки достигается при использовании тканевых фильтров.Однако обычные тканевые фильтры очень чувствительны к температуре газа. В случае газификации древесины или сельскохозяйственных отходов точка росы газа будет около 70 ° C. Ниже этой температуры вода будет конденсироваться в фильтрах, что приведет к затруднению потока газа и недопустимому падению давления на фильтрующей части установки. система газификации.

При более высоких температурах обычные тканевые фильтры могут обугливаться и разлагаться в потоке горячего газа. Другим их недостатком является то, что они подвержены быстрому накоплению пыли и поэтому нуждаются в частой очистке, если не используются вместе с этапом предварительной фильтрации.

Недостатки тканевых фильтров можно частично компенсировать использованием тканых фильтровальных мешков из стекловаты, предложенных Нордстромом (33). Этот материал можно использовать при температуре до 300 ° C. За счет нагрева (изолированного) корпуса фильтра потоком горячего газа, выходящего из газификатора, в фильтре можно поддерживать температуру выше 100 ° C, что позволяет избежать конденсации и увеличения перепада давления. Если используется этап предварительной фильтрации, состоящий из циклона и / или противоударного фильтра. Можно поддерживать интервалы обслуживания и ремонта в разумных пределах, т.е.е. уборка каждые 100-150 ч. Эта комбинация, вероятно, является наиболее подходящей для малых и средних систем (до 150 кВт электроэнергии), и опыт показал, что износ двигателя не выше, чем при использовании жидкого топлива (33).

Электростатические фильтры, как известно, обладают очень хорошими свойствами отделения частиц, и, скорее всего, они также могут быть использованы для получения газа приемлемого качества. Однако такие фильтры дороги, и по этой причине их использование предусмотрено только в более крупных установках, т.е.е. оборудование мощностью 500 кВт и более.

Прекрасное изложение теории охлаждения генераторного газа можно найти в (43). Основными факторами, которые необходимо учитывать, являются явная теплота газа, содержание водяного пара в газе и теплота его конденсации, а также эффекты загрязнения охладителя.

Генераторные охладители газа делятся на три большие категории: охладители с естественной конвекцией, охладители с принудительной конвекцией и охладители воды.

Охладители с естественной конвекцией состоят из трубы простой длины.Они просты в использовании, чистятся и не требуют дополнительных затрат энергии. Они могут быть довольно громоздкими, хотя эту проблему можно частично решить, используя оребренную трубу для увеличения проводящей поверхности. Охладители с принудительной конвекцией оснащены вентилятором, который заставляет охлаждающий воздух обтекать газовые трубы. Этот тип охладителя может быть намного меньше охладителя с естественной конвекцией. Его недостатками являются дополнительные затраты энергии на вентилятор и необходимость использования трубок для охлаждения газа небольшого диаметра, что может привести к проблемам засорения.В некоторых случаях первое может быть компенсировано использованием охлаждающего воздуха, подаваемого вентилятором двигателя.

Водоохладители бывают двух типов: скруббер и теплообменник; где используется водяной скруббер или барботер, цель обычно состоит в том, чтобы охладить и очистить газ за одну и ту же операцию.

Скрубберы разных типов существуют, но принцип всегда один: газ приводится в прямой контакт с текучей средой (обычно водой), которая распыляется в газовый поток с помощью подходящего соплового устройства.Преимущество этой системы — небольшие размеры. Недостатки — потребность в пресной воде, повышенная сложность обслуживания и некоторое энергопотребление из-за использования водяного насоса.

Очистка охлаждающей воды от фенолов и других компонентов смолы, по всей вероятности, также является необходимой и обременительной операцией. Но пока имеется очень мало опыта или расчетов затрат на очистку сточных вод.

Также возможно охлаждение газа с помощью теплообменника с водяным охлаждением.Это подходящий метод в случае, если источник пресной воды постоянно доступен, и дополнительные вложения и потребление энергии подходящего водяного насоса могут быть оправданы.

Как генератор вырабатывает электричество? Статья о том, как работают генераторы

Генераторы

— это полезные устройства, которые подают электроэнергию во время отключения электроэнергии и предотвращают прерывание повседневной деятельности или прерывание бизнес-операций.Генераторы доступны в различных электрических и физических конфигурациях для использования в различных приложениях. В следующих разделах мы рассмотрим, как работает генератор, основные компоненты генератора и как генератор работает в качестве вторичного источника электроэнергии в жилых и промышленных помещениях.

Как работает генератор?

Электрический генератор — это устройство, которое преобразует механическую энергию, полученную от внешнего источника, в электрическую энергию на выходе.

Важно понимать, что генератор на самом деле не «создает» электрическую энергию. Вместо этого он использует подводимую к нему механическую энергию, чтобы заставить движение электрических зарядов, присутствующих в проводе его обмоток, через внешнюю электрическую цепь. Этот поток электрических зарядов составляет выходной электрический ток, подаваемый генератором. Этот механизм можно понять, рассматривая генератор как аналог водяного насоса, который вызывает поток воды, но на самом деле не «создает» воду, текущую через него.

Современный генератор работает на принципе электромагнитной индукции, открытом Майклом Фарадеем в 1831-32 гг. Фарадей обнаружил, что вышеупомянутый поток электрических зарядов может быть вызван перемещением электрического проводника, такого как провод, содержащий электрические заряды, в магнитном поле. Это движение создает разность напряжений между двумя концами провода или электрического проводника, что, в свою очередь, вызывает протекание электрических зарядов, генерируя электрический ток.

Основные компоненты генератора

Основные компоненты электрогенератора можно в общих чертах классифицировать следующим образом:

• Двигатель
• Генератор
• Топливная система
• Регулятор напряжения
• Системы охлаждения и выхлопа
• Система смазки
• Зарядное устройство
• Панель управления
• Основной узел / рама

Описание основных компонентов генератора приводится ниже.

Двигатель

Двигатель является источником подводимой механической энергии к генератору. Размер двигателя прямо пропорционален максимальной выходной мощности, которую может выдать генератор. При оценке двигателя вашего генератора необходимо учитывать несколько факторов. Для получения полных рабочих характеристик двигателя и графиков технического обслуживания необходимо проконсультироваться с производителем двигателя.

(а) Тип используемого топлива — двигатели генераторов работают на различных видах топлива, таких как дизельное топливо, бензин, пропан (в сжиженном или газообразном виде) или природный газ. Меньшие двигатели обычно работают на бензине, в то время как более крупные двигатели работают на дизельном топливе, жидком пропане, пропане или природном газе. Некоторые двигатели также могут работать на двойной подаче дизельного и газового топлива в двухтопливном режиме.

(b) Двигатели с верхним расположением клапанов (OHV) по сравнению с двигателями без OHV — двигатели с верхним расположением клапанов отличаются от других двигателей тем, что впускные и выпускные клапаны двигателя расположены в головке цилиндра двигателя, а не на двигателе. блокировать.Двигатели OHV имеют ряд преимуществ перед другими двигателями, такими как:

• Компактная конструкция
• Более простой механизм управления
• Прочность
• Удобство эксплуатации
• Низкий уровень шума при работе
• Низкий уровень выбросов

Однако OHV-двигатели также дороже других двигателей.

(c) Чугунная гильза (CIS) в цилиндре двигателя — CIS — это накладка в цилиндре двигателя.Это снижает износ и обеспечивает долговечность двигателя. Большинство двигателей OHV оснащены системой CIS, но очень важно проверить наличие этой особенности в двигателе генератора. CIS — это не дорогая функция, но она играет важную роль в долговечности двигателя, особенно если вам нужно использовать генератор часто или в течение длительного времени.

Генератор

Генератор переменного тока, также известный как «генератор», является частью генератора, который вырабатывает электрическую мощность за счет механического входа, подаваемого двигателем.Он содержит набор неподвижных и подвижных частей, заключенных в корпус. Компоненты работают вместе, вызывая относительное движение между магнитным и электрическим полями, которое, в свою очередь, генерирует электричество.

(а) Статор — это стационарный компонент. Он содержит набор электрических проводников, намотанных катушками на железный сердечник.

(b) Ротор / Якорь — это движущийся компонент, который создает вращающееся магнитное поле одним из следующих трех способов:

(i) Индукционным способом — они известны как бесщеточные генераторы переменного тока и обычно используются в больших генераторах.
(ii) Постоянными магнитами — это обычное дело в небольших генераторах переменного тока.
(iii) Использование возбудителя. Возбудитель представляет собой небольшой источник постоянного тока (DC), который питает ротор через совокупность токопроводящих контактных колец и щеток.

Ротор создает движущееся магнитное поле вокруг статора, которое вызывает разность напряжений между обмотками статора. Это производит переменный ток (AC) на выходе генератора.

При оценке генератора переменного тока необходимо учитывать следующие факторы:

(a) Металлический корпус по сравнению с пластиковым корпусом — цельнометаллическая конструкция обеспечивает долговечность генератора.Пластиковые корпуса со временем деформируются, что приводит к обнажению движущихся частей генератора. Это увеличивает износ и, что более важно, опасно для пользователя.

(b) Шариковые подшипники по сравнению с игольчатыми подшипниками. Шариковые подшипники предпочтительнее и служат дольше.

(c) Бесщеточная конструкция — генератор, в котором не используются щетки, требует меньшего обслуживания, а также производит более чистую мощность.

Топливная система

Топливный бак обычно имеет достаточную емкость, чтобы генератор работал в среднем от 6 до 8 часов.В случае небольших генераторных установок топливный бак является частью опорной рамы генератора или устанавливается наверху рамы генератора. Для коммерческого использования может потребоваться монтаж и установка внешнего топливного бака. Все подобные установки должны быть одобрены Управлением городского планирования. Щелкните следующую ссылку для получения дополнительных сведений о топливных баках для генераторов.

Общие характеристики топливной системы включают следующее:

(a) Трубопровод от топливного бака к двигателю — линия подачи направляет топливо из бака в двигатель, а обратная линия направляет топливо от двигателя в бак.

(b) Вентиляционная труба для топливного бака — Топливный бак имеет вентиляционную трубу для предотвращения повышения давления или вакуума во время заправки и опорожнения бака. При заправке топливного бака убедитесь, что металл-металл соприкасается с заправочной форсункой и топливным баком, чтобы избежать искр.

(c) Переливное соединение от топливного бака к сливной трубе — это необходимо для того, чтобы любой перелив во время заправки бака не вызывал разлив жидкости на генераторную установку.

(d) Топливный насос — перекачивает топливо из основного накопительного бака в дневной.Топливный насос обычно работает от электричества.

(e) Топливный водоотделитель / топливный фильтр — он отделяет воду и посторонние вещества от жидкого топлива для защиты других компонентов генератора от коррозии и загрязнения.

(f) Топливная форсунка — распыляет жидкое топливо и распыляет необходимое количество топлива в камеру сгорания двигателя.

Регулятор напряжения
Как следует из названия, этот компонент регулирует выходное напряжение генератора.Механизм описан ниже для каждого компонента, который участвует в циклическом процессе регулирования напряжения.

(1) Регулятор напряжения: преобразование переменного напряжения в постоянный ток — регулятор напряжения принимает небольшую часть выходного переменного напряжения генератора и преобразует его в постоянный ток. Затем регулятор напряжения подает этот постоянный ток на набор вторичных обмоток статора, известных как обмотки возбудителя.

(2) Обмотки возбудителя: преобразование постоянного тока в переменный — обмотки возбудителя теперь работают аналогично первичным обмоткам статора и генерируют небольшой переменный ток.Обмотки возбудителя подключены к блокам, известным как вращающиеся выпрямители.

(3) Вращающиеся выпрямители: преобразование переменного тока в постоянный — они выпрямляют переменный ток, генерируемый обмотками возбудителя, и преобразуют его в постоянный ток. Этот постоянный ток подается на ротор / якорь для создания электромагнитного поля в дополнение к вращающемуся магнитному полю ротора / якоря.

(4) Ротор / якорь: преобразование постоянного тока в переменное напряжение — ротор / якорь теперь индуцирует большее переменное напряжение на обмотках статора, которое генератор теперь производит как большее выходное переменное напряжение.

Этот цикл продолжается до тех пор, пока генератор не начнет выдавать выходное напряжение, эквивалентное его полной рабочей мощности. По мере увеличения выходной мощности генератора регулятор напряжения вырабатывает меньше постоянного тока. Когда генератор достигает полной рабочей мощности, регулятор напряжения достигает состояния равновесия и вырабатывает постоянный ток, достаточный для поддержания выходной мощности генератора на полном рабочем уровне.

Когда вы добавляете нагрузку к генератору, его выходное напряжение немного падает.Это вызывает действие регулятора напряжения, и начинается вышеуказанный цикл. Цикл продолжается до тех пор, пока выходная мощность генератора не достигнет своей первоначальной полной рабочей мощности.

Система охлаждения и выпуска
(а) Система охлаждения
Продолжительное использование генератора вызывает нагрев различных его компонентов. Очень важно иметь систему охлаждения и вентиляции для отвода тепла, выделяемого в процессе.

Неочищенная / пресная вода иногда используется в качестве охлаждающей жидкости для генераторов, но в основном это ограничивается конкретными ситуациями, такими как небольшие генераторы в городских условиях или очень большие агрегаты мощностью более 2250 кВт и выше.Водород иногда используется в качестве хладагента для обмоток статора больших генераторных установок, поскольку он более эффективно поглощает тепло, чем другие хладагенты. Водород отводит тепло от генератора и передает его через теплообменник во вторичный контур охлаждения, который содержит деминерализованную воду в качестве хладагента. Вот почему очень большие генераторы и малые электростанции часто имеют рядом с собой большие градирни. Для всех других распространенных применений, как жилых, так и промышленных, стандартный радиатор и вентилятор устанавливаются на генераторе и работают как основная система охлаждения.

Необходимо ежедневно проверять уровень охлаждающей жидкости в генераторе. Систему охлаждения и насос неочищенной воды следует промывать через каждые 600 часов, а теплообменник следует очищать через каждые 2400 часов работы генератора. Генератор следует размещать на открытом и вентилируемом месте с достаточным притоком свежего воздуха. Национальный электротехнический кодекс (NEC) требует, чтобы со всех сторон генератора оставалось минимум 3 фута, чтобы обеспечить свободный поток охлаждающего воздуха.

(б) Выхлопная система
Выхлопные газы, выделяемые генератором, такие же, как выхлопные газы любого другого дизельного или газового двигателя, и содержат высокотоксичные химические вещества, с которыми необходимо обращаться должным образом. Следовательно, важно установить соответствующую выхлопную систему для удаления выхлопных газов. Этот момент невозможно переоценить, поскольку отравление угарным газом остается одной из наиболее частых причин смерти в пострадавших от урагана районах, потому что люди, как правило, даже не думают об этом, пока не становится слишком поздно.

Выхлопные трубы обычно изготавливаются из чугуна, кованого железа или стали. Они должны быть отдельно стоящими и не должны поддерживаться двигателем генератора. Выхлопные трубы обычно прикрепляются к двигателю с помощью гибких соединителей, чтобы минимизировать вибрации и предотвратить повреждение выхлопной системы генератора. Выхлопная труба заканчивается снаружи и ведет от дверей, окон и других отверстий в дом или здание. Вы должны убедиться, что выхлопная система вашего генератора не подключена к выхлопной системе любого другого оборудования.Вам также следует проконсультироваться с местными городскими постановлениями, чтобы определить, нужно ли для эксплуатации вашего генератора получать разрешение от местных властей, чтобы убедиться, что вы соблюдаете местное законодательство и защитите себя от штрафов и других санкций.

Смазочная система
Поскольку генератор содержит движущиеся части в своем двигателе, он требует смазки для обеспечения долговечности и бесперебойной работы в течение длительного периода времени. Двигатель генератора смазывается маслом, хранящимся в насосе.Уровень смазочного масла следует проверять каждые 8 ​​часов работы генератора. Вы также должны проверять отсутствие утечек смазки и менять смазочное масло каждые 500 часов работы генератора.

Зарядное устройство
Генератор st e работает от батареи. Зарядное устройство поддерживает заряд аккумуляторной батареи генератора, подавая на нее точное «плавающее» напряжение. Если напряжение холостого хода очень низкое, аккумулятор останется недозаряженным.Если напряжение холостого хода очень высокое, это сократит срок службы батареи. Зарядные устройства для аккумуляторов обычно изготавливаются из нержавеющей стали для предотвращения коррозии. Они также полностью автоматические и не требуют каких-либо регулировок или изменений каких-либо настроек. Выходное напряжение постоянного тока зарядного устройства устанавливается на уровне 2,33 В на элемент, что является точным значением напряжения холостого хода для свинцово-кислотных аккумуляторов. Зарядное устройство аккумулятора имеет изолированный выход постоянного напряжения, который мешает нормальному функционированию генератора.

Панель управления
Это пользовательский интерфейс генератора, в котором находятся электрические розетки и элементы управления. В следующей статье представлены дополнительные сведения о панели управления генератором. Различные производители предлагают различные функции в панелях управления своих устройств. Некоторые из них упомянуты ниже.

(a) Электрический запуск и выключение — Панели управления автоматическим запуском автоматически запускают ваш генератор при отключении электроэнергии, контролируют генератор во время работы и автоматически выключают агрегат, когда он больше не нужен.

(b) Манометры двигателя. Различные датчики показывают важные параметры, такие как давление масла, температура охлаждающей жидкости, напряжение аккумуляторной батареи, скорость вращения двигателя и продолжительность работы. Постоянное измерение и мониторинг этих параметров позволяет автоматически отключать генератор, когда любой из них превышает соответствующие пороговые уровни.

(c) Датчики генератора. На панели управления также есть счетчики для измерения выходного тока и напряжения, а также рабочей частоты.

(d) Другие элементы управления — переключатель выбора фазы, переключатель частоты и переключатель управления двигателем (ручной режим, автоматический режим) среди прочего.

Основной узел / рама

Все генераторы, переносные или стационарные, имеют индивидуальные корпуса, которые обеспечивают структурную опору основания. Рама также позволяет заземлить генерируемые элементы в целях безопасности.

Газовые двигатели | INNIO Jenbacher | 0,3-10 МВт

Газовые двигатели Jenbacher

INNIO доступны в диапазоне электрической мощности 0,3-10,0 МВт для отдельной генераторной установки. Газовые двигатели Jenbacher известны своей надежной работой в сложных условиях и с трудными топливными газами.Газовые двигатели Jenbacher производятся в городе Йенбах, Австрия, в Тироле. Газовый двигатель Jenbacher разработан для работы исключительно на разных типах газа и для разных типов применений. Jenbacher является лидером в области инноваций в области газовых двигателей за последние 50 лет, разработав следующие разработки:

• Философия управления LEANOX
• Первый в мире 20-цилиндровый газовый двигатель
• Первый в мире 24-цилиндровый газовый двигатель
• Первый в мире газовый двигатель с двойным турбонаддувом
• Высокоэффективная концепция 4-й серии
• Программное обеспечение для удаленного мониторинга и диагностики MyPlant®

Акцент на газообразном топливе обеспечивает высочайший уровень эффективности и надежности генераторов на рынке.Двигатель был разработан в вариантах, которые подходят для широкого спектра различных применений, включая природный газ, биогаз, газы из угольных пластов и попутный нефтяной газ. За более чем пятидесятилетний опыт работы в сфере газовых двигателей по всему миру были установлены тысячи двигателей Jenbacher.

Диапазон электрической мощности

Генераторы с газовым двигателем охватывают диапазон электрической мощности от 249 до 10 000 кВт:

Готовность к работе с водородом

В качестве ключевого фактора и неотъемлемой части перехода на нулевое энергопотребление INNIO Jenbacher представила линейку двигателей «Ready for h3».Газовые двигатели Jenbacher Type-4 теперь доступны как двигатели «Ready for h3», способные работать на 100% водороде

С 2022 года все другие газовые двигатели INNIO Jenbacher будут предлагаться с опцией «Ready for h3», способной работать с до 25% объема водорода в трубопроводном газе и с возможностью быстрого перевода с природного газа на 100%. водородная операция.

Основы газового двигателя

На изображении ниже показаны основы стационарного газового двигателя и генератора, используемых для производства энергии.Он состоит из четырех основных компонентов — двигателя, работающего на разных газах. Как только газ сгорает в цилиндрах двигателя, сила поворачивает коленчатый вал двигателя. Коленчатый вал вращает генератор переменного тока, что приводит к выработке электроэнергии. Тепло от процесса сгорания выделяется из цилиндров. Его необходимо либо рекуперировать и использовать в комбинированной теплоэнергетической конфигурации, либо рассеивать через радиаторы сброса, расположенные рядом с двигателем. Наконец, что немаловажно, существуют передовые системы управления, обеспечивающие надежную работу генератора.

Производство электроэнергии

Газовые двигатели Jenbacher могут быть сконфигурированы для производства:

Газовые двигатели обычно применяются в качестве стационарных установок непрерывной генерации, но могут также работать в качестве пиковых установок и в теплицах для удовлетворения колебаний местного спроса или предложения на электроэнергию. Они могут производить электроэнергию параллельно с местной электросетью, в автономном режиме или для выработки электроэнергии в отдаленных районах.

Энергетический баланс газового двигателя

Эффективность и надежность

КПД до 49.9% двигателей Jenbacher обеспечивают исключительную экономию топлива и одновременно высочайшие экологические характеристики. Двигатели также доказали свою высокую надежность и долговечность во всех областях применения, особенно при использовании для природного и биологического газа. Генераторы Jenbacher известны своей способностью постоянно обеспечивать номинальную мощность даже при переменных газовых условиях.

Запатентованная система управления сжиганием обедненной смеси LEANOX®, установленная на всех двигателях Jenbacher, гарантирует правильное соотношение воздух / топливо во всех рабочих условиях, чтобы минимизировать выбросы выхлопных газов при сохранении стабильной работы.В сочетании с системой LEANOX® смеситель газа Jenbacher уравновешивает колебания теплотворной способности, которые возникают в основном при применении биологических газов. Двигатели Jenbacher известны не только тем, что могут работать на газах с чрезвычайно низкой теплотворной способностью, низким метановым числом и, следовательно, степенью детонации, но и на газах с очень высокой теплотворной способностью.

Возможные источники газа варьируются от газа с низкой теплотворной способностью, производимого при производстве стали, химической промышленности, древесного газа и пиролизного газа, полученного в результате разложения веществ под действием тепла (газификация), свалочного газа, газа сточных вод, природного газа, пропана и бутана, которые имеют очень высокую высокая теплотворная способность.Одно из наиболее важных свойств при использовании газа в двигателе — это стойкость к детонации, рассчитываемая в соответствии с «метановым числом». Чистый метан с высокой детонационной стойкостью имеет метановое число 100. В отличие от него, бутан имеет число 10, а водород 0, который находится в нижней части шкалы и, следовательно, имеет низкую стойкость к детонации. Высокая эффективность двигателей Jenbacher становится особенно полезной при использовании в ТЭЦ (комбинированное производство тепла и электроэнергии) или в системах с тремя поколениями, например, в схемах централизованного теплоснабжения, больницах, университетах или промышленных предприятиях.При возрастающем давлении со стороны правительства на компании и организации с целью уменьшения их углеродного следа эффективность и отдача энергии от ТЭЦ и установок тригенерации оказались наиболее предпочтительным энергоресурсом.

Газификация древесины древесными гранулами: наша технология

Древесный газ (синтез-газ) — забытое топливо, вновь открытое с помощью генератора древесного газа Burkhardt.

Древесные газификаторы лучше всего известны в послевоенные годы, когда из-за нехватки топлива нам приходилось проявлять изобретательность, чтобы поддерживать работу.В газогенераторе древесины протекают реакции пиролиза, в которых при смешивании с воздухом при высокой температуре древесное топливо превращается не только в кокс или древесный уголь, но и в горючий древесный газ, который можно извлекать, очищать и использовать в дальнейшем. Однако газификация древесины страдает одним большим недостатком: в процессе пиролиза также образуются сажа и смола. Старые двигатели могли с этим справиться. Сегодняшние высокопроизводительные двигатели, которые используются в современных когенерационных установках, не могут принимать такие побочные продукты.

Процесс перевернут

Мы полностью переосмыслили и переосмыслили традиционный принцип газификации древесины. Таким образом, наша концепция отличается от известных древесных газификаторов типом управления технологическим процессом и самим топливом. Системе удалось добиться успеха благодаря техническому трюку наших специалистов:

Процесс был перевернут с ног на голову. При этом древесные гранулы подают в реактор снизу. Здесь происходит газификация с восходящим потоком прямотока, при этом образуется неподвижный псевдоожиженный слой.Это создается воздушным потоком через компрессор с боковым каналом. Материал слоя здесь не нужен, так как топливо стабилизируется само. Подъем означает, что стадии газификации (сушка, пиролиз, окисление и восстановление) проходят снизу вверх. Цель состоит в том, чтобы передать горючему синтез-газу максимально возможную долю энергии, присущей твердому топливу. С помощью нашего запатентованного процесса мы достигаем постоянной газификации и, как следствие, оптимизированных последовательных операций с почти полным переходом на пригодный для использования древесный газ.Только неразложимые минералы биомассы остаются в виде золы.

Вещества, содержащие смолу, почти полностью разлагаются из-за однородных условий реакции и длительного времени выдержки при высоких температурах, что способствует сгоранию внутри двигателя.

Таким образом, мы можем достичь срока службы более 7500 часов в год при стабильной производительности.

Мы предлагаем два класса производительности:

5 ошибок генератора, которые могут оставить вас в неведении

Из десятков смертей, приписываемых урагану «Сэнди», многие были вызваны отравлением угарным газом от генераторов, работающих в гаражах, подвалах, подъездах и других закрытых или частично закрытых помещениях.К сожалению, спешка с питанием дома без света, тепла или работающего холодильника может оставить мало времени, чтобы защитить себя и свой дом от самого генератора. Вот пять известных опасностей, которые вы можете предотвратить перед следующей чрезвычайной ситуацией.

Запуск генератора слишком близко к дому. Если у вас есть стационарный генератор, его следовало установить профессионально так далеко от дома, как того требуют инструкции и местные нормы. Но для портативного устройства угроза от окиси углерода — невидимого газа без запаха — может быть смертельной.Держите его подальше от дверей и окон. Никогда не запускайте его в гараже, даже если двери открыты. Инструкции к портативному генератору предупреждают, что не запускайте его под дождем. Чтобы защитить его от влаги, Комиссия по безопасности потребительских товаров рекомендует использовать его на сухой поверхности под открытым навесом.

Чрезмерное использование удлинителей. Во время шторма становится трудно найти многие расходные материалы, включая удлинители. Это означает, что для совершенно нового генератора вам придется полагаться на шнуры, которым может быть много лет, и они небезопасны для того, что вы подключаете.Если у вашего генератора есть розетка на 220 В, попросите электрика установить безобрывный переключатель с вводом питания вне помещения, то есть одно безопасное соединение, а не несколько сомнительных. Но если ваш генератор небольшой и не имеет розетки на 220 В, единственное возможное подключение — через удлинители. Запаситесь шнурами 12-го калибра, которые подходят для большинства бытовых приборов на 110 вольт.

Подключение напрямую к сервисной панели. Все, что жестко подключено к вашей сервисной панели, например плиты и системы отопления / охлаждения, не имеет вилок, которые можно было бы подключить к генератору.Так что может возникнуть соблазн подключить генератор прямо к сервисной панели. Опасность? Когда электричество вернется, избыток может течь обратно вверх по линии и подвергнуть опасности работников коммунальных служб.

Не обращая внимания на топливо. В идеале, вы должны подумать о доступном топливе перед покупкой генератора — и представить себе заблокированные дороги, закрытые заправочные станции, нормирование бензина и другие проблемы, с которыми некоторые люди все еще сталкиваются после Сэнди. Независимо от того, использует ли ваш генератор бензин, дизельное топливо или пропан, вам нужно иметь его под рукой при первых признаках шторма.(Для стационарного агрегата, работающего на природном газе, все должно быть в порядке.) Большинство портативных устройств потребляют примерно от 8 до 22 галлонов бензина в день, по сравнению с 4-8 20-фунтовыми баками пропана для портативных моделей. Пропановый бак на 250 галлонов для стационарных установок может работать от 8 до 15 дней. Однако перед заправкой бензинового агрегата вам необходимо выключить его и дать ему остыть. Брызги газа на горячий выхлоп, рядом со свечой зажигания или где-либо еще на работающем генераторе могут легко вызвать пожар.

Пренебрежение обслуживанием. В руководстве по эксплуатации указано, как часто следует менять масло и какое использовать, включая инструкции по выполнению этой процедуры после первых нескольких часов работы. Если в вашем генераторе используется бензин, добавьте стабилизатор перед заправкой и избегайте длительного хранения топлива. (Каждые шесть месяцев вы можете заливать неиспользованный бензин в бензобак вашего автомобиля и начинать со свежего стабилизированного топлива.) Пропуск планового обслуживания не испортит ваш генератор, но недостаток внимания может означать, что он не запустится или остановится. А отсутствие мощности означает, что отстойники не могут осушить затопленный подвал.