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

Устройство модели на дровах и схема

Данный вид котла растапливается точно по такому же принципу, как и обычный котел на твердом топливе. Дрова, пеллеты, брикеты, опилки и прочие виды топлива закладываются в нижнюю камеру, поджигаются, после чего открывается воздушная заслонка для создания тяги.

Устройство самодельного газогенераторного котла очень простое. Основу составляют 2 камеры, закрытые в один корпус. В нижней сгорает твердое топливо, в верхней – дровяной газ. При этом нагреваемый воздух постоянно циркулирует по воздуховодам – теплый поднимается вверх и выходит наружу, холодный подсасывается снаружи нагревается и также выходит. Этот процесс продолжается до той поры, пока в камере тлеет топливо.

Как сделать своими руками

На схеме, изображенной выше, видно, как функционирует котел, где и какие камеры расположены, поэтому прежде чем приступать к собственноручной сборке, необходимо разобраться с принципом работы готового котла, а также использовать чертеж котла, работающего на твердом топливе.

На видео вы можете посмотреть, как работает газогенераторный котел:

1. Основой котла (корпусом) служит любая металлическая бочка, подойдет даже использованный газовый баллон. Можно сделать такой цилиндр из листа стали 8-10 мм толщиной, для чего сварить его по окружности и приварить дно.
2. В верхней части цилиндра делаете камеру минимальным объемом 0,7 куб.м, куда в дальнейшем будет загружаться твердое топливо.

1. На самом верху цилиндра привариваете дополнительный круг стали, из которого будет происходить забор холодного воздуха (юбка).

1. Для очистки древесного газа от сторонних примесей используются кольца грубой очистки. Поддув его происходит через фурму.

1. Для охлаждения газа из юбки забирается холодный воздух. Он проходит по зигзагу труб, оснащенному несколькими металлическими кольцами, постепенно охлаждаясь.

1. Если используется для горения недостаточно сухое топливо, во время работы котла собирается конденсат. Его необходимо регулярно спускать, для чего используется подобный кран.

1. Газогенераторный котел – единственный в линейке отопительного оборудования, который позволяет использовать даже влажные – свежесрубленные – дрова. При контакте с холодным воздухом, поступающим из юбки, образуется слишком большое количество воды, которое необходимо постоянно спускать. Для этой цели используется т.н. сепаратор. Его изготавливают из трубы диаметром 3-5 мм, куда вставляют пластину с ребрами. Проходя по сепаратору, вода выводится из системы по ленте слива.

1. Для повышения мощности газогенераторного котла требуется сухой газ. Для этого достаточно закрыть кран слива конденсата и открыть кран на газовой трубе, которая расположена сразу за сепараторной трубкой. Когда газ поступает из небольшой трубы в большую, он распадается  на газообразную и жидкую фракции, после чего переходит в камеру сгорания.

1. Для обогрева больших площадей рекомендуется устанавливать водяной контур. Можно даже сделать отдельную камеру в газогенераторном котле, где будет нагреваться с помощью поступающего горючего газа вода. За счет конвекции при нагреве происходит одновременное его охлаждение.

1. При выполнении обвязки котла рекомендуется использовать газ в качестве источника дополнительного горючего. Для этого достаточно подсоединить контур и открыть вентиль подачи газа в прибавочную зону.

Из чего состоит пиролизный газ?

Порода древесины не влияет на состав смеси при пиролизе. Соответственно, береза, сосна и ель выделяют практически одинаковое количество всех вышеперечисленных газов. После пиролиза 1 куб. м дерева можно получить около 90 м3 неконденсирующегося газа.

Полезная теплота при сгорании 1 м3 неконденсирующегося газа, кДж/м3, вычисляется по формуле.

Для примера возьмем березу и сделаем расчёт калорийности газа:

Qнр=127,5*28,4%+108,1*3,0%+358,8*18,2+604,4*1,4=11 321,62 кДж/м3= 11,3 МДж/м3

Затем делим полученное число на 4,187. Таким образом, Qнр будет равен 2704 кКал/м3. Для сравнения калорийность природного газа составляет 8000 кКал/м3.

Устройство газогенератора, работающего на дровах

изготавливаются из листовой стали

Важными составными частями конструкции газогенератора является бункер. Его используют для загрузки топлива внутрь установки. Он имеет цилиндрическую форму и изготавливается с использованием малоуглеродистой стали. Бункер устанавливается внутри корпуса газогенератора и надежно закреплен болтами. На кромках крышки люка, который ведет в бункер, имеется асбестовый уплотнитель или обычная прокладка.

Еще одна важная составная часть газогенератора – камера сгорания. Она располагается в нижней части бункера. При ее изготовлении чаще всего применяется жаропрочная сталь. Иногда для отделки внутренней поверхности этой камеры используется керамика. Именно в этой камере происходит сгорание твердого топлива.

Процесс крекинга смолы происходит в нижней части. Для этого там установлена горловина, выполненная из хромистой стали, которая обладает высокими жаропрочными свойствами. Прокладка располагается между корпусом газогенератора и его горловиной. В качестве прокладки обычно используется асбестовый шнур.

Фурмы, посредством которых обеспечивается подача воздуха в этих установках, располагаются в камере сгорания в её средней части. По своему виду это отверстия определенного калибра. Они имеют соединение с воздухораспределительной коробкой, которая связана с атмосферой. Жаропрочная сталь выступает материалом для изготовления фурм и распределительной коробки.

Обратный клапан присутствует на выходе воздухораспределительной коробки. Благодаря ему предотвращается выход горючего газа из газогенератора. Для повышения мощности агрегата перед этой коробкой устанавливается вентилятор. Благодаря ему также обеспечивается возможность для использования топлива высокой влажности. Работающий вентилятор обеспечивает нагнетание воздуха внутрь корпуса.

Колосниковая решетка используется для поддержания раскаленных углей. Если говорить о месте ее расположения, то в установке она находится в нижней части генератора. Прогоревшие угли, превратившиеся в золу, легко проникают через отверстия решетки в зольник. Чтобы имелась возможность для очищения колосниковой решетки от шлака, средняя часть сделана подвижной. Для поворота чугунных колосников предусмотрен специальный рычаг.

В составе корпуса газогенератора присутствуют и загрузочные люки, которые оснащены крышками, закрывающимися достаточно герметично. Верхний люк имеет уплотнение асбестовым шнуром. На креплении крышки присутствует специальный амортизатор. Он представляет собой рессору, которая приподнимает крышку при избыточном давлении внутри камеры. Два загрузочных люка располагаются и с боковой части корпуса.

• Первый находится вверху. Основное его предназначение заключается в добавлении при использовании агрегата топлива в зону восстановления;
• Местом расположения второго является нижняя часть корпуса, а используется он главным образом для удаления золы.

В зоне восстановления производится отбор газа. Он осуществляется через патрубок. К нему методом сварки присоединены трубы газопровода. Совсем необязательно только что произведенный газ, находящийся в горячем состоянии, выводить за пределы корпуса. Он может использоваться для подогрева или просушивания топлива в том случае, если используется твердое топливо высокой влажности. Для этого его подают в камеру загрузки. Чтобы он поступал туда, необходимо провести отводящий газопровод по кольцевой вокруг камеры, между корпусом установки и бункером.

Фильтр тонкой очистки находится за корпусом газогенератора. Своим видом он представляет несколько труб, которые заполнены фильтрующими элементами. Прежде чем попасть в этот фильтр, газ проходит через охладитель. Когда же он очищен, газ поступает в смеситель, где производится его смешивание с воздухом. И только потом смесь поступает в ДВС.

Когда в камере сгорания происходит процесс сгорания топлива, то оно окисляется воздухом, который поступает через фурмы камер из воздуха в распределительной коробке. Образовавшийся горючий газ движется в фильтр грубой очистки, где производится его очистка и последующее охлаждение. А потом он поступает в фильтр тонкой очистки, после чего попадает в смеситель. Из смесителя образовавшаяся смесь поступает в ДВС.

За и против «домашних» газогенераторов

Перед тем, как браться за самостоятельную сборку устройства, стоит понять для себя, а так ли она нужна в домашнем хозяйстве. Да, данный тип генератора экономен с точки зрения топлива, особенно, если живешь в частном секторе и имеешь свой сад. Но, тем не менее, нужно быть более объективным.

Сильными сторонами газогенератора считается:

• высокий показатель КПД – он варьируется в пределах 80-95%, а ведь, у твердотопливных котлов он достигает в среднем предела 60%;
• длительное горение – такой момент позволяет проводить более редкую закладку топлива (дрова горят примерно сутки, а уголь может тлеть и 5 дней);
• в процессе горения дров, происходит практически 100% сгорание, поэтому необходимость проводить генеральную чистку зольника и газохода, возникает намного реже;
• при желании можно сделать весь процесс автоматизированным;
• во время горения не появляется никаких вредных веществ, благодаря чему установка безопасна, как для окружающей среды, так и для самих хозяев;

• газогенератор позволяет экономить на обогреве дома;
• древесина – один из самых доступных материалов, причем, как в платном, так и бесплатном смысле (можно закупать дрова, а можно самостоятельно сушить срезанные ветки);
• для отопления можно использовать не только дрова, но и древесные отходы – щепку, опилки и прочие целлюлозосодержащие материалы;
• производимый газ отлично подходит не только для обогрева дома, но и для поддержания работы двигателя внутреннего сгорания на автомобиле, и даже для генерации электричества;
• при желании можно создать емкость, в которую будут помещаться внушительные поленья (до 1 м в длину), а значит, и гореть они будут дольше;
• есть заводские модели, которые позволяют использовать топливо с повышенной влажностью (до 50%) или даже свежесрубленные поленья – хотя домашнюю установку такого характера сделать трудно.

Многие специалисты считают, что газогенератор намного безопасней в эксплуатации, чем твердотопливные котлы.

Но ради справедливости стоит упомянуть и про недостатки таких агрегатов. Во-первых, чтобы тление топлива происходила правильным образом, нужен принудительный загон воздуха. А значит, в установку потребуется включить вентилятор. Но данный элемент работает от электричества, поэтому, если свет выключат, то генератор работать не сможет. Во-вторых, если по каким-либо причинам понизиться мощность (более, чем на 50%), то прибор начнет выделять деготь. А данное вещество обладает клейкой консистенцией и быстро загрязнит газоход. Если газогенератор используется для отопления, то хозяин должен контролировать температуру, чтобы она не опускалась ниже 60 градусов. В обратном случае, будет быстро образовываться конденсат.

Если заглянуть в магазины, то можно увидеть, что газогенераторы весьма дороги в цене, в отличие от твердотопливных котлов. Именно поэтому, чтобы сэкономить, можно подумать о том, как такой агрегат собрать своими руками. Главное выбрать и подготовить те материалы, которые отличаются прочностью и способностью выдерживать высокую температуру. На этом вопросе ни коем случае нельзя экономить, так как от этого зависит безопасность эксплуатации.

Газогенератор: устройство и принцип работы

Газогенератором называется устройство, преобразующее жидкое либо твердое горючее в газообразное состояние для дальнейшего сжигания его с целью получения тепла.

Варианты топлива для генерирующей установки

Работающие на мазуте или отработке агрегаты имеют более сложную конструкцию, нежели модели, использующие различные виды угля или дрова.

Поэтому чаще всего встречаются именно твердотопливные генераторы газа – благо, топлива для них доступно и дешево.

В качестве твердого топлива в газовом генераторе используют:

• древесный, бурый и каменный уголь;
• топливные пеллеты из древесных отходов;
• солому, опилки и дрова;
• торфяные брикеты, кокс;
• лузгу семечек.

Особо бережливые хозяева собственноручно заготавливают брикеты из опилок.

Генерация газа возможна из всех этих видов горючего. Выделение энергии зависит от теплотворности разных типов топлива.

Причем тепла от сжигания сырья в газогенераторе получается больше, нежели от использования твердого топлива в котлах. Если КПД обычного дровяного котла варьируется в пределах 60–70%, то у газогенераторного комплекса показатель достигает 95%.

Но здесь надо учесть один нюанс. Котел сжигает топливо для нагрева воды, а генератор газа только производит горючее. Без нагревателя, печки или ДВС толку от самодельного газогенератора будет ноль.

Получаемый газ сразу должен использоваться – накапливать его в какой-либо емкости экономически невыгодно. Для этого придется монтировать дополнительное оборудование, зависящее от электропитания.

В советское время газогенераторы использовали даже для эксплуатации грузовиков, производимого газа вполне хватает для работы двигателя внутреннего сгорания

Что происходит внутри газогенератора

В основе работы генератора газа лежит пиролиз твердого топлива, происходящий при высоких температурах и низком содержании кислорода в топке. Внутри газогенерирующего устройства одновременно протекает несколько химических реакций.

Схема промышленного газового генератора представляет собою достаточно сложную установку с множеством отдельных устройств, в каждом из которых протекает своя операция (+)

Технологически процесс генерации горючего газа делится на три последовательно совершающихся  этапа:

1. Термическое разложение топлива. Процесс протекает в условиях дефицита кислорода, которого в реактор подается всего треть от необходимого для обычного горения.
2. Очистка полученного газа. В циклоне (сухом вихревом фильтре) осуществляется фильтрация газового облака от летучих частиц золы.
3. Охлаждение. Полученная газовая смесь охлаждается и подвергается дополнительной очистки от примесей.

Фактически, в блоке как такового газогенератора происходит именно первый процесс – пиролиз. Все остальное – это подготовка газовой смеси для дальнейшего сжигания.

Пиролизная камера самодельного газогенератора делится на бункер с твердым топливом (1), топливник (2) и зольник (3)

На выходе из газогенерирующей установки получается горючая смесь из оксида углерода, водорода, метана и иных углеводородов.

Также, в зависимости от используемого при пиролизе топлива, к ним прибавляются в различных количествах вода в виде пара, кислород, углекислый газ и азот. По описанному принципу функционируют и пиролизные котлы отопления, демонстрирующие высокий КПД.

Особенности работы различных преобразователей

Газогенераторы по устройству и технологии внутренних процессов бывают:

• прямыми;
• обращенными;
• горизонтальными.

Различаются они точками подачи воздуха и выхода сгенерированного газа.

Прямой процесс протекает при нагнетании воздушной массы снизу и выходом горючей смеси вверху конструкции.

Обращенный вариант подразумевает подачу кислорода напрямую в зону окисления. При этом она в газогенерирующем устройстве является самой горячей.

Самостоятельно сделать в нее впрыск достаточно сложно, поэтому такой принцип работы применяется только в промышленных установках.

При прямом газогенераторном процессе на выходе образуется большой объем смол и влаги, обращенный слишком сложен в реализации своими руками, а у горизонтального – пониженная производительность, но предельно простая конструкция (+)

В горизонтальном газогенераторе выходной патрубок с газом расположен сразу над колосником в зоне совмещения реакций окисления и восстановления. Эта конструкция самая простая в самостоятельном исполнении.

Монтаж

Газ, вырабатываемый установкой, ядовит и не имеет запаха. Поэтому автомобиль нельзя заводить в гараже, как вариант, он запускается на бензине и лишь позже переключается на газогенерацию.

• Все монтажные работы нужно проводить вне жилых строений.
• Специальная мастерская для работ должна иметь хорошую вентиляцию.
• Соединение трубопровода должен выполнять профессионал – утечка может дорого стоить!
• Если газогенераторной установкой планируется отапливать дом, монтируется система отвода дыма.
• Под установкой делается несгораемое основание. Не допускается расположение топочной камеры вблизи стен из горючих материалов.

Ценная информация о газогенераторах

Иногда ожидания владельцев частных домов, задумывающихся о покупке или строительстве автономного газогенератора, оказываются слишком радужными по сравнению с реальной ситуацией.

Считается, что КПД газогенератора, составляющий около 95%, значительно превышает КПД обычного напольного газового котла, который достигает 60-70%. Эти числа в целом верны, но сравнивать их некорректно.При изготовлении самодельного газогенератора используются газовые баллоны, канистры, кухонная утварь и т.д. Практически бесплатный прибор экономно расходует не самое дорогое топливо с довольно высокими характеристиками

Первый показатель отражает эффективность производства горючего газа, а второй – количество тепла, полученного при работе котла. В обоих случаях дерево горит, но результат этого процесса качественно разный. Если в будущем горючий газ, полученный при пиролизе сжигания древесины, будет использоваться для обогрева дома, такое сравнение можно будет провести.

Также стоит помнить, что самодельные газовые генераторы хоть и могут работать с высоким КПД, но редко бывают такими эффективными, как промышленные модели. Этот момент также следует учитывать при проектировании агрегата, а также при расчете стоимости проекта и его ожидаемой эффективности.

Если необходимость создания газогенератора обусловлена ​​только желанием улучшить систему отопления дома, то вам стоит обратить внимание на аналогичное устройство – пиролизный котел, который работает по очень похожим принципам. Его главное отличие от газогенератора заключается в том, что образующийся газ сразу же сжигается, а полученная энергия используется для нагрева теплоносителя в системе отопления дома

В таком устройстве монтируется дополнительная камера сгорания, в которой необходимо организовать отдельную подачу воздуха. Если вам нужно отапливать дом газогенератором, вам также потребуется выбрать конвектор для отопления. Это увеличит стоимость модернизации или оснащения обогревателя. Нужно ли рассчитывать, стоит ли оно того в таком случае?

Важным моментом является правильное обслуживание газогенератора в процессе его эксплуатации. В рекламе утверждается, что это универсальное устройство, сжигающее все, от опилок до свежесрубленной древесины.

Но в рекламе ничего не говорится о том, что при погрузке влажного сырья количество производимого топливного газа может быть уменьшено на 25% и более.Лучшее топливо для домашнего газогенератора – уголь. При его сжигании на испарение лишней влаги тратится не слишком много энергии, что позволяет получить максимальное количество горючего газа

По мнению специалистов, древесный уголь – оптимальное топливо для газогенератора. При его горении на испарение влаги расходуется минимальное количество энергии, что позволяет ускорить процессы пиролиза.

Автовладельцы могут рассчитывать на газовый генератор не только для обогрева, но и для работы своего автомобиля. Фактически, в Европе несколько автомобилистов успешно адаптировали свой транспорт для работы с деревом. Но чаще всего это компактные и прочные устройства из тонкой и прочной нержавеющей стали.

Стоимость таких агрегатов, даже сделанных самостоятельно, отнюдь не мала. В российских реалиях автомобильные газогенераторы изготавливаются из подручных средств и устанавливаются на грузовые автомобили.

Эффект от их работы низкий, обычно наличие такого агрегата сопровождается такими явлениями, как длительное зажигание, необходимость постоянной работы двигателя на высоких или средних оборотах, что способствует его быстрому износу.Для автомобиля лучше всего использовать качественный газогенератор из прочной нержавеющей стали, при относительно небольшом весе и компактных размерах

Интересным вариантом использования газогенератора в частных домах является использование топливного газа для бытовой электростанции. Такая конструкция реализована с помощью дизельного двигателя внутреннего сгорания.

Как не прекращает работу газогенератор

Чтобы понимать, какая может быть польза от газогенератора в доме, нужно разобраться в его рабочем принципе, а потом и устройстве. Тогда можно будет оценить расходы на его изготовление, а основное, какой получится получить результат.

Итак, газогенераторный газогенератор – это комплекс узлов и агрегатов, который предназначен для выделения смеси горючих газов из твёрдого топлива с целью его применения в двигателях внутреннего сгорания.

Для справки. Конструкции генераторов друг от друга отличаются все зависит от вида сжигаемого твёрдого топлива, мы будем рассматривать самую важную из них – на дровах.

Если древесину сжигать в пространстве закрытого типа, ограничивая кислородную подачу, то на выходе можно получить смесь горючих газов. Вот их список:

• монооксид углерода (оксид углерода СО);
• водород (Н2);
• метан (СН4);
• другие непредельные углеводороды (CnHm).

Примечание. В смеси присутствуют также негорючие балластные газы: двуокись углерода (углекислый газ), кислород, азот и пары перегретые.

Хороший дровяной газогенератор должен не просто генерировать горючую смесь, но и выполнить ее пригодной к применению. Благодаря этому весь цикл получения топлива для ДВС смело можно назвать инновационным процессом, состоящим из подобных этапов:

• газификация: древесина даже не горит, а тлеет при подаваемом количестве кислорода в размере 33—35% от нужного для настоящего сжигания;
• первичная грубая очистка: летучие частицы продуктов згорания, что вырабатывают деревянные газогенераторы после начального этапа, отделяются при помощи сухого вихревого фильтра – циклона;
• вторичная грубая очистка: изготавливается в скруббере – очистителе, где поток горючего пропускается через воду;
• охлаждение: газообразные, жидкие и твердые вещества с температурой до 700 ?С проходят его в воздушном либо водяном теплообменнике;
• тонкая очистка;
• отправка потребителю: это может быть закачка горючего компрессором в бак-распределитель либо подача в водопроводный кран, а потом — сразу в ДВС.

Рассмотреть устройство и рабочий принцип газогенератора в промышленном выполнении можно на технологичной схеме, представленной ниже:

Полный цикл получения газа весьма непрост, потому как в себя включает немного самых разных установок. Самая главная – это газогенератор, собой представляет железную колонну цилиндрической либо четырехугольной формы, имеющую сужение книзу. В колонне есть отрезки трубы для воздуха и выхода газа, а еще лючок доступа в зольник. Сверху аппарат оснащен крышкой для топливные загрузки, дымоотвод к корпусу не прикрепляется, он просто отсутствует. Процесс горения и пиролиза, проходящий в середине колонны, отлично отображает схема газогенератора:

Не вдаваясь в тонкости хим. реакций, идущие в середине колонны, напомним, что на выходе из нее выходит смесь газов, вышеописанная. Только она загрязнена частичками и побочными продуктами горения и обладает большой температурой. Изучив чертежи газовых генераторов самой разной конструкции, можно заметить, что все другое оборудование предназначается для приведения газа в норму. Воздух в территорию горения подается принудительно тяговой или дутьевой машиной (обычными словами — вентилятором).

Нужно сказать, что рукодельный газогенератор на дровах выполняется домашними мастерами-умельцами не такой трудной конструкции и методика выделения газа в нем несколько упрощена, о чем будет рассказано ниже.