Газогенераторы пиролизные своими руками

Газогенератор на дровах своими руками: процесс изготовления

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.

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.

Источник

Как сделать газогенератор для автомобиля своими руками

Эта статья – для мастеровитых энтузиастов, не жалеющих времени и сил для достижения результата. Зачем такая преамбула? Потому что здесь пойдет речь о том, как сделать газогенератор своими руками. Это довольно сложный агрегат, вырабатывающий из дров и угля горючее, способное заменить традиционные виды топлива – бензин в автомобиле и природный газ в доме. Мы познакомим вас с устройством газгена и трудностями, связанными с его изготовлением, установкой и эксплуатацией.

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.

В 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:

Для 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.

Функциональная 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.

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:

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

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.

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. Как происходит запуск двигателя авто от самодельного газогенератора на дровах, смотрите в следующем видеоматериале:

Заключение

Дровяные газогенераторы, сделанные своими руками, можно не только ставить на автомобили, но и применять для домашних нужд. Про отопительные котлы мы уже говорили. Также многие домовладельцы пользуются бытовыми электрогенераторами, работающими от дизельных или бензиновых двигателей. Если их перевести на дрова, то получаемая от электростанции энергия станет гораздо дешевле.

Источник