Газогенератор: принцип действия газгена, плюсы и минусы самодельного устройства, изготовление и установка

Принцип работы и устройство дровяного газогенератора. Изготовление газогенератора на дровах своими руками. Рекомендации по эксплуатации. Фото и видео.

Цена на топливо растет постоянно

Высокая стоимость бензина и дизеля, а также дорожающий газ вынуждают переходить на более экономичные виды топлива.

Принцип действия здесь прост. Двигатель работает не на бензине, солярке или обычном газе (метане, пропане), а на газе, выделяемом при горении дерева.

Аппараты, которые позволяют выработать такой газ, носят название газогенераторов.

Кроме бытовой сферы, они пользуются большой популярностью и давно применяются в промышленности.

Что касается способов изготовления, то они различаются. В данной статье рассмотрим наиболее популярные из них.

Принципиальная схема работы газогенератора.

Принципиальная схема работы газогенератора

Схема газогенератора и принцип работы

Углерод – это основа всей биомассы нашей планеты, в том числе древесины и различных углей, в который превратились спрессованные растения за миллионы лет. В отопительных котлах и двигателях внутреннего сгорания (ДВС) мы сжигаем углеводороды, добываемые из недр земли: метан, пропан и бензин. Они дорожают с каждым годом, заставляя домашних умельцев искать новые пути с помощью старых изобретений. Одно из них – автомобили с газогенераторами на дровах, появившиеся в начале прошлого столетия.

Легковой автомобиль с газогенераторной установкойВ первой половине 20-го века дровяными агрегатами оснащались легковые и грузовые авто

Суть идеи в том, чтобы путем пиролиза получать из дерева газообразную горючую смесь, состоящую из нескольких соединений на основе углерода:

  • угарный газ (СО);
  • водород в свободном виде (Н2);
  • всем известный метан (СН4);
  • другие углеводородные соединения (общая формула — CnHm).

Примечание. Основным горючим компонентом смеси является окись углерода СО, доля остальных веществ из приведенного перечня невелика. Присутствуют в ней и другие газы, называемые балластными, – азот, углекислый газ (СО2) и водяной пар. Данные о процентном соотношении веществ в конечном продукте и его теплотворной способности представлены в таблице:

Составляющие пиролизного газа – таблицаДля выделения газообразного топлива служит пиролизный газогенератор на дровах (иначе – газген), чье устройство показано на схеме. Это закрытая емкость с колосниками, заполняемая твердым топливом через верхний бункер, вместо дымохода – патрубок выхода газовой смеси. Принцип работы газгена следующий:

  1. Розжиг и горение массива дров происходит снизу, над колосниками. В камеру через фурмы вдувается воздух в ограниченном количестве (35% от нужного для полного сжигания объема).
  2. В зоне горения выделяется большое количество тепла и в результате реакции кислорода с углеродом образуется углекислота СО2. Содержание угарного газа и других воспламеняющихся веществ здесь невелико.
  3. В зоне восстановления (газификации) под воздействием высокой температуры углекислый газ насыщается углеродом из древесины и превращается в горючее соединение – СО. Здесь же происходит разложение водяного пара и образование свободного водорода.
  4. Раскаленные газы, проходя через верхние слои топлива, подсушивают дерево и заставляют его превращаться в полукокс (сухая перегонка), благодаря чему выделяется больше углерода.
  5. Газовая смесь покидает корпус газгена и отправляется на последующую очистку для подачи в двигатель внутреннего сгорания или котел.

Чертеж газогенераторной установки прямого действияФункциональная схема газогенератора прямого процесса

Для справки. Восстановление углекислоты (преобразование в СО) протекает с поглощением тепла, выделяемого в процессе горения. Кстати, между зонами нет четких границ и на чертеже они показаны условно.

Схема горизонтального процесса газификацииПринцип горизонтальной газификации – смесь горючих газов выходит через боковой патрубок генератора

Для ясности мы описали генерацию горючего путем прямого процесса газификации, когда массив топлива движется навстречу воздушному потоку. Существуют и другие способы – обращенный процесс (воздух продувается сверху вниз) и горизонтальный метод, показанный выше на схеме газогенератора. Если вы хотите подробно разобраться в теоретических моментах, предлагаем посмотреть следующее видео:

Недостатки

  • Стоимость устройства в 2 раза больше;
  • Большинство устройств потребляют электроэнергию;
  • При мощности менее 50% горение становится неустойчивым;
  • Происходит выпадение конденсата;

Чертеж

Как уже было сказано, газогенератор на дровах имеет довольно простую конструкцию. Далее все вышесказанное относительно устройства конструкции будет представлено в схематическом виде для полного понимания.

Чертеж

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:

Газген для автомобиля – технологическая схема

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.

Очистка пиролизных газов в циклонеСхема 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.

Газогенераторная установка на прицепе автомобиляСамодельный газген, изготовленный заграничными коллегами

Преимущества и недостатки системы

Газогенераторы исключительно удобны в использовании. Если агрегат сделан правильно, с соблюдением всех требований техники безопасности, в него можно загружать топливо очень редко. Например, загружать в камеру дрова можно только один раз в день, а если в качестве топлива используется древесный уголь, достаточно будет и одного раза в неделю.

Промышленная модель газогенератора

Промышленные модели бытовых древесных газогенераторов исключительно удобны и безопасны, однако стоимость такого устройства обычно бывает очень высокой

Но это относится, скорее, к устройствам промышленного изготовления. Конечно, работу самодельного газогенератора следует тщательно контролировать. Температура горячего газа может быть очень высокой, опасность возникновения пожара также существенно возрастает.

Древесина – доступный материал. В загрузочную камеру газогенератора можно подавать и дрова, и щепу, и прессованные опилки, и любые отходы древесной промышленности, и целлюлозосодержащие материалы. Прекрасно подходит в качестве топлива сухой и легкий древесный уголь. Если размеры бункера позволяют, в него можно загружать дрова даже без предварительной колки, целиком.

Топливо для газогенератора

Для сжигания в газогенераторе подходят практически любые материалы, содержащие целлюлозу, но важно не забывать о приемлемом уровне влажности такого топлива, чтобы повысить эффективность работы прибора

Полученный в результате горения продукт, горючий газ, можно использовать для решения различных задач: обогрева дома, работы ДВС автомобиля, даже для выработки электроэнергии. Но стоит вспомнить и о “минусах” этого полезного устройства.

Для начала, промышленная модель газогенератора, надежная, безопасная и удобная, стоит достаточно дорого. Не всякий владелец дома или дачи может позволить себе подобный агрегат. Но и создание самодельного газогенератора даже из подручных материалов может вылиться в кругленькую сумму.

Не всегда можно использовать для него любые подручные материалы. Все части агрегата должны быть очень прочными и способными переносить высокую температуру. В обязательном порядке понадобится сварочный аппарат, а также навыки работы с ним. Металл придется и резать, и варить.

Топливо для газогенератора

Топливо для древесного газогенератора должно иметь такие размеры и конфигурацию, которые позволят ему свободно перемещаться вниз по бункеру к камере сгорания

Рассчитывая, во что обойдется создание самодельного газогенератора на опилках, следует учесть и расходные материалы. Понадобится чугун для создания колосника, вполне возможно, что для изготовления крышки придется найти или купить специальную рессору.

Необходимы также жаропрочные прокладки для люков, для соединения отдельных элементов устройства и т.п. Перед изготовлением газогенератора нужно тщательно все просчитать.

Еще одна статья расходов на газогенератор – это электроэнергия, которая необходима для принудительной подачи воздуха в камеру сгорания. Если по какой-то причине электричество будет отключено, газогенератор не сможет работать.

Такая ситуация недопустима, поскольку снижение температуры горения может привести к загрязнению устройства дегтем. В результате придется останавливать процесс, чистить газогенератор, а потом запускать его снова.

Хотя кажется, что загрузить газогенератор можно чуть ли не любым топливом, все же следует помнить, что оно должно постепенно, по мере сгорания, опускаться вниз по бункеру. Поэтому дрова для генератора следует подготовить, разрубив их на более-менее одинаковые по размеру элементы.

Принцип работы автомобильной газогенераторной установки

Газогенератор 4А.jpg

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.

Способ №1

В классическом исполнении газогенератор производится из следующих элементов:

1. Корпуса.

Данная часть конструкции является основной газогенератора. Внутри, как правило, устанавливаются основные комплектующие котла.

Собрать корпус можно из стальных листов или уголков. Все, что требуется — предварительно разметить их по чертежам и шаблонам.

2. Бункера.

Эта емкость предназначена для содержания альтернативного топлива, а именно дров, паллет или древесного угля.

Сделать бункер можно из листового проката, после чего он фиксируется в кожухе устройства.

Для компактности место под бункер выделяется прямо в корпусе. Единственное требование — разграничение двух узлов с помощью плит из низкоуглеродистой стали.

3. Камеры сгорания.

Данный элемент конструкции располагается у днища бункера. Главная задача узла — создание высокой температуры, поэтому в качестве материала для изготовления нужно использовать жаропрочную сталь.

Крышка бункера должна герметизироваться во избежание попадания внутрь кислорода.

4. Горловинной части камеры сгорания.

Особый участок, где происходит крекинг смол.

Данная деталь камеры должна отделяться от основной части корпуса с помощью специальных прокладок из асбеста.

5. Коробки воздухораспределителя.

Деталь, которая находится вне основного корпуса. При этом штуцер воздухораспределителя должен врезаться с помощью обратного клапана.

Назначение узла — обеспечение нормального поступления кислорода внутрь камеры сгорания.

Одновременно с этим происходит удерживание горючих газов в ней (камере).

6. Фильтрующих элементов и патрубка.

Задача этих элементов — объединить горловину камеры, в которой сгорает топливо, с другой камерой, где сгорают олефины.

7. Колосниковой решетки.

Изделия, которое будет выполнять функцию отделения дверей, лучков и углей в камере для сгорания.

К слову, дверца способствуют обеспечению нормального доступа внутрь корпуса.

После приготовления всех элементов производится сама сборка газогенерирующей установки.

Ниже представлена общая компоновка устройства на примере газогенератора УралЗИС — 352.

Схема газогенератора УралЗИС - 352

Последовательность действий заключается в следующем:

  • подготовьте все узлы, упомянутые выше;
  • собирайте корпус;
  • монтируйте в основном корпусе бункер, обустроенный камерой сгорания. Одновременно с этим газогенератор нужно дополнить поддувалом и колосниками;
  • объединяйте горловинную часть камеры, где сгорает топливо с камерой горения олефинов (делается это с помощью патрубка). Для большей надежности в патрубок должна быть выведена система охлаждения (ее монтаж производится вне основного корпуса);
  • сверху корпуса монтируйте коробку распределителя воздуха. Одновременно подготовьте ввод олефинов внутрь камеры (для этого используйте обратный клапан);
  • устанавливайте дверцу (вход в бункер) на надежные петли, а также делайте специальные люки в камеры сгорания;
  • готовую конструкцию дополняйте дымоходом и воздушным компрессором.

На завершающем этапе к корпусу котла стоит прикрепить водную «рубашку» со смонтированным на ней штуцером выпуска и подачи воздуха.

Именно в этой «рубашке» будет осуществляться циркуляция теплоносителя.

Размещение рубашки можно осуществлять в двух местах. Это может быть камера сгорания олефинов или сам корпус с двойными стенками.

Схема работы газогенератора.

Схема работы газогенератора

Образец газогенератора на базе автомобиля ВАЗ.

Образец газогенератора на базе автомобиля ВАЗ.

Типы газгенов

  • С прямым методом газогенерации;
  • Обратного типа;
  • Горизонтального типа;
  • Для тощего, битуминозного, древесно-торфяного топлива;
  • С твердым или жидким шлакоудалением;
  • По назначению газгены делятся на транспортные и стационарные;

Схема газгена, работающего с прямым методом:

схема газгена

Установка и место установки

Запрещена установка:

  • В местах скопления людей;
  • В плохо освещенных помещениях;
  • В погребе и подвале;
  • Рядом с устройствами, выделяющими вредные вещества;
  • Вблизи легковоспламеняющихся агрегатов;
  • Рядом с самовзрывающимися смесями;
  • Вблизи материала, выделяющего ацетилен;
  • В работающих на угле и дровах котельных;
  • Рядом с компрессорами, кондиционерами и вентиляторами, забирающими кислород;
  • На расстоянии менее 1 м от газовых калориферов;
  • Рядом с тепловыми и электрическими устройствами;

Устанавливать устройство необходимо в стороне от проездов и проходов. Оно должно быть ограждено.

Установка должна производиться в местах, недоступных для детей и домашних животных. Устройство требует постоянного надзора.

схема газгена

Собираем газогенератор своими руками

Любой проект начинается с составления чертежа или начертания принципиальной схемы. Представления о внешнем виде газогенератора и принципе его работы у вас уже имеются. Осталось воплотить их в реальные формы.

Чтобы внешний вид нашего будущего газогенератора был эстетическим, надо подбирать заранее «правильные» детали.

Газогенератор из бочки на мотоцикле

Газогенератор из бочки

Бочка на 100 л, стальной бидон с герметичной крышкой на зажимах, фрагмент толстостенной трубы (длина около 300 мм, диаметр 150-160 мм), огнетушитель, стальной лист толщиной 6-10 мм (можно вообще применить диск от какой-нибудь тракторной техники), фрагмент бытового радиатора отопления.

В верхней части трубы прорезаем 5-6 отверстий. Это будет верхняя часть. К одному из них будет привариваться труба подачи воздуха. Через остальные отверстия будет выходить газовая смесь. К нижней части трубы привариваем перфорированное дно. Можно из нержавейки.

Газогенератор изнутри

Внутренний вид газогенератора

Это будет наша колосниковая часть. На ней будут лежать угли, а пыль – просачиваться сквозь отверстия.

Внутри этого стакана нужно приварить металлический конус для медленной подачи углей. Перпендикулярно верхней части трубы (теперь это у вас уже не труба, а камера сгорания дров и восстановления газов) привариваем лист металла с вырезанным отверстием по внутреннему диаметру трубы. Этот лист буде служить дном для бункера, под который мы приготовили бидон. Днище бидона вы уже вырезали.

Внутренность газогенератора из бидона

Часть газогенератора из бидона

Вся эта конструкция помещается в бочку и приваривается к ней так, чтобы снизу образовалось место для сбора золы, а горловина бидона выступала за верхние пределы бочки. Одно из отверстий в камере сгорания совмещаем с отверстием в стенке бочки и соединяем трубой подачи воздуха. Сверху привариваем лист металла, перекрывающий разницу в диаметрах горловин бидона и бочки. Снизу лист металла будет служить дном газогенератора.

Конструкция в сборе

Принципиальная конструкция готова. Остались сущие мелочи.

РЕГИСТРАЦИЯ В ГАИ

Наиболее важный — регистрация машины с газогенераторным двигателем в ГАИ.

Здесь стоит заранее обратиться в инспекцию и уточнить необходимый для регистрации пакет документов.

К сожалению, в странах СНГ узаконить переделанные на дрова авто — весьма сложная задача. Причина — отсутствия ГОСТов.

За рубежом подобные нормы есть, поэтому процесс постановки на учет занимает минимум времени.

Газогенератор установленный на автомобиль

У кого получилось зарегистрировать в ГАИ без проблем, делитесь опытом в комментариях.

Если у кого-то мотоцикл с коляской, то можно попробовать реализовать такой вариант.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Способ №3

Для реализации следующего способа необходимо подготовить трубку из нержавейки на 4.25 дюйма (14 сантиметров в длину) и бак на пять галлонов. Вместо трубы можно использовать старый огнетушитель.

Далее алгоритм действий выглядит следующим образом:

В качестве прокладки можно использовать силиконовую прокладку, с помощью которой можно эффективно заделать все имеющиеся трещины и швы;

в баке вырезается дверца такого размера, чтобы в нее могли попасть руки для уборки старого пепла. После делается небольшая дверца (из другого бака). Фиксацию дверцы можно организовать с помощью специальных крепежей;

Схема

Другие схемы, которые смогут вам помочь в изготовлении газогенератора.

Схема газогенератора ЗИС 21

Чертеж газоренератора

Очередной образец.

Смеситель

Газогенератор 8А.jpg

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.

Ремонт и обслуживание

Легче обслуживать покупной газген. Устройство выполненное своими руками, требует больше усилий и времени. Работа газгена должна быть приостановлена в случае обнаружения утечки газа. Также запрещено пользоваться прибором в случае необходимости его ремонта. После выключения газогенератора необходимо тщательно проветрить помещение, вывести из здания маленьких детей и животных. Весь газ должен быть выпущен, вода спущена. От остатков ила и карбида тщательно очищают шахту. Сам генератор полностью разбирают и промывают водой. На сегодняшний момент существует большое количество частных и государственных фирм, занимающихся ремонтом газогенераторов. Стандартная стоимость ремонта варьируется в пределах 1500-6000 руб.

При промывке прибора необходимо использовать воду без наличия химических примесей.

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%.

Необходимые материалы и инструменты

Для того чтобы своими руками сделать генератор газа, необходимо иметь следующие инструменты и материалы:

  • Бочка для корпуса конструкции.
  • Старый газовый баллон.
  • Фильтры для очистки газа, а также клапаны. Их можно найти в строительных магазинах.
  • Болты (несколько штук).
  • Аппарат для сварки.

Напоследок, следует отметить, что процесс изготовления генератора не содержит особых сложностей, поэтому любой желающий может смастерить его самостоятельно. Главное – нужно руководствоваться приведенной здесь пошаговой инструкцией.

Дополнительные материалы:

За Рулем 1931 № 20 Автомобили на дровах
За Рулем 1933 № 16 Автомобили на дровах
За Рулем 1934 № 17 Газогенератор профессора Карпова
За Рулем 1935 № 1 Пробег газогенераторных автомашин
За Рулем 1935 № 2 Новый четырехосный газогенераторный автобус
За Рулем 1935 № 3 Первый автодоровский газогенератор
За Рулем 1935 № 14 Новый газогенератор для автомобиля ГАЗ-АА

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...