Электростанция на дровах – один из альтернативных способов запитать электроэнергией потребители.
Такое устройство способно при минимальных затратах на энергоресурсы получить электричество, причем даже в тех местах, где вообще отсутствует подвод энергосетей.
Электростанция, используемая дрова может стать отличным вариантом для владельцев дачных участков и загородных домов.
Также существуют миниатюрные версии, которые подойдут для любителей длительных походов и времяпрепровождений на природе. Но обо всем по порядку.
Особенности
Электростанция на дровах – изобретение далеко не новое, но современные технологии позволили несколько улучшить разработанные раньше устройства. Причем для получения электроэнергии используется несколько разных технологий.
К тому же, понятие «на дровах» несколько не точное, поскольку для функционирования такой станции подойдет любое твердое топливо (дрова, щепа, паллеты, уголь, кокс), в общем все, что может гореть.
Сразу отметим, что дрова, а точнее процесс их сгорания, выступает только в качестве источника энергии, обеспечивающего функционирование устройства, в котором происходит генерация электричества.
Основными достоинствами таких электростанций является:
- Возможность использовать самое разное твердое топливо и его доступность;
- Получение электроэнергии в любом месте;
- Использование разных технологий позволяет получать электроэнергию с самыми разными параметрами (достаточной только для обычной подзарядки телефона и до запитки промышленного оборудования);
- Может выступать и в качестве альтернативы, если перебои подачи электроэнергии – обычное дело, а также основным источником электричества.
Классический вариант
Как уже отмечено, в электростанции на дровах используется несколько технологий для получения электричества. Классической среди них является энергия пара, или попросту паровой двигатель.
Здесь все просто – дрова или любое другое топливо сгорая, разогревает воду, в результате чего она переходит в газообразное состояние – пар.
Полученный пар подается на турбину генераторной установки, и за счет вращения генератор вырабатывает электроэнергию.
Поскольку паровой двигатель и генераторная установка соединены в единый закрытый контур, то после прохождения турбины пар охлаждается, снова подается в котел, и весь процесс повторяется.
Такая схема электростанции – одна из самых простых, но у нее имеется ряд существенных недостатков, одним из которых является взрывоопасность.
После перехода воды в газообразное состояние давление в контуре значительно повышается, и если его не регулировать, то высока вероятность порыва трубопроводов.
И хоть в современных системах применяются целый набор клапанов, регулирующих давление, но все же работа парового двигателя требуется постоянного контроля.
К тому же обычная вода, используемая в этом двигателе, может стать причиной образования накипи на стенках труб, из-за чего понижается КПД станции (накипь ухудшает теплообмен и снижает пропускную способность труб).
Но сейчас эта проблема решается использованием дистиллированной воды, жидкостей, очищенных примесей, выпадающих в осадок, или же специальных газов.
Но с другой стороны эта электростанция может выполнять еще одну функцию – обогревать помещение.
Здесь все просто – после выполнения своей функции (вращения турбины) пар необходимо охладить, чтобы он снова перешел в жидкое состояние, для чего нужна система охлаждения или попросту – радиатора.
И если разместить этот радиатор в помещении, то в итоге от такой станции получим не только электроэнергию, но еще и тепло.
Другие варианты
Но паровой двигатель – это только одна из технологий, которая используется в электростанциях, работающих на твердом топливе, причем не самая подходящая для использования в бытовых условиях.
Также для получения электроэнергии сейчас используются:
- Термоэлектрогенераторы (использующие принцип Пельтье);
- Газогенераторы.
Термоэлектрогенераторы
Электростанции с генераторами, построенными по принципу Пельтье – достаточно интересный вариант.
Физик Пельтье обнаружил эффект, который сводится к тому, что при пропускании электроэнергии через проводники, состоящие из двух разнородных материалов, на одном из контактов происходит поглощение тепла, а на втором – выделение.
Причем эффект этот обратный – если с одной стороны проводник разогревать, а со второй – охлаждать, то в нем будет образовываться электроэнергия.
Именно обратный эффект используется в электростанциях на дровах. При сгорании они разогревают одну половину пластины (она и является термоэлектрогенератором), состоящую их кубиков, сделанных из разных металлов, а вторая же ее часть – охлаждается (для чего используются теплообменники), в результате чего на выводах пластины появляется электроэнергия.
Но есть у такого генератора несколько нюансов. Один из них – параметры выделяемой энергии напрямую зависят от разницы температуры на концах пластины, поэтому для их выравнивания и стабилизации необходимо использование регулятора напряжения.
Второй нюанс заключается в том, что выделяемая энергия – лишь побочный эффект, большая часть энергии при сгорании дров просто преобразуется в тепло. Из-за этого КПД такого типа станции не очень высокая.
К достоинствам электростанций с термоэлектрогенераторами относятся:
- Длительный срок службы (нет подвижных частей);
- Одновременно вырабатывается не только энергия, но и тепло, которое можно использоваться для обогрева или приготовления пищи;
- Бесшумность работы.
Электростанции на дровах, использующие принцип Пельтье, — достаточно распространенный вариант, и выпускаются как портативные устройства, которые способны лишь выделить электроэнергии для зарядки маломощных потребителей (телефона, фонаря), так и промышленные, способные запитать мощные агрегаты.
Газогенераторы
Второй тип – это газогенераторы. Такое устройство можно использовать в нескольких направлениях, в том числе и получение электроэнергии.
Здесь стоит отметить, что сам по себе такой генератор не имеет никакого отношения к электричеству, поскольку его основная задача – выработать горючий газ.
Суть работы такого устройства сводится к тому, что в процессе окисления твердого топлива (его горения), выделяются газы, в том числе и горючие – водород, метан, СО, которые могут использоваться в самых разных целях.
К примеру, такие генераторы раньше применялись на авто, где обычные двигатели внутреннего сгорания отлично работали на выделяемом газе.
По причине постоянного дрожания топлива данные устройства некоторые автомобилисты и мотоциклисты уже в наше время начали устанавливать на свои машины.
То есть, чтобы получить электростанцию, достаточно иметь газогенератор, двигатель внутреннего сгорания и обычный генератор.
В первом элементе будет выделяться газ, который станет топливом для двигателя, а тот в свою очередь будет вращать ротор генератора, чтобы получить на выходе электроэнергию.
К достоинствам электростанций на газогенераторах относится:
- Надежность конструкции самого газогенератора;
- Получаемый газ можно использоваться для работы двигателя внутреннего сгорания (который станет приводом для электрогенератора), газового котла, печи;
- В зависимости от задействованного ДВС и электрогенератора можно получить электроэнергию даже для промышленных целей.
Основным недостатком газогенератора является громоздкость конструкции, поскольку она должна включать в себя котел, где происходят все процессы для получения газа, систему его охлаждения и очистки.
И если это устройство будет использоваться для получения электроэнергии, то дополнительно в состав станции должны также входить ДВС и электрогенератор.
Представители электростанций заводского изготовления
Отметим, что указанные варианты – термоэлектрогенератор и газогенератор сейчас являются приоритетными, поэтому выпускаются уже готовые станции для использования, как бытовые, так и промышленные.
Ниже приведено несколько из них:
- Печь «Индигирка»;
- Печь туристическая «BioLite CampStove»;
- Электростанция «BioKIBOR»;
- Электростанция «Эко» с газогенератором «Куб».
Печь «Индигирка».
Обычная бытовая твердотопливная печь (сделанная по типу печи «Буржайка»), оснащенная термоэлектрогенератором Пельтье.
Отлично подойдет для дачных участков и небольших домов, поскольку достаточно компактна и ее можно перевозить в авто.
Основная энергия при сгорании дров идет на обогрев, но при этом имеющийся генератор позволяет получить также электроэнергию напряжением 12 В и мощностью 60 Вт.
Печь «BioLite CampStove».
Тоже использует принцип Пельтье, но она еще более компакта (вес всего 1 кг), что позволяет брать ее в туристические походы, но и количество энергии, вырабатываемой генератором – еще меньше, но ее будет достаточно зарядить фонарь или телефон.
Электростанция «BioKIBOR».
Тоже используется термоэлектрогенератор, но это уже – промышленный вариант.
Производитель по заказу может изготовить устройство, обеспечивающие на выходе электроэнергию мощностью от 5 кВт до 1 МВт. Но это влияет на размеры станции, а также потребляемое количество топлива.
К примеру, установка, выдающая 100 кВт, расходует 200 кг дров в час.
А вот электростанция «Эко» — газогенераторная. В ее конструкции используется газогенератор «Куб», бензиновый двигатель внутреннего сгорания и электрогенератор мощностью 15 кВт.
Помимо промышленных уже готовых решений, можно отдельно купить те же термоэлектрогенераторы Пельтье, но без печки и использовать его с любым источником тепла.
Самодельные станции
Также многие умельцы создают самодельные станции (обычно на основе газогенератора), которые после продают.
Все это указывает на то, что можно и самостоятельно изготовить электростанцию из подручных средств и использовать ее для своих целей.
На основе термоэлектрогенератора.
Первый вариант – электростанция на основе пластины Пельтье. Сразу отметим, что изготовленное в домашних условиях устройство подойдет разве что для зарядки телефона, фонаря или для освещения с использованием светодиодных ламп.
Для изготовления потребуется:
- Металлический корпус, который будет играть роль печи;
- Пластина Пельтье (отдельно приобретается);
- Регулятор напряжения с установленным USB-выходом;
- Теплообменник или просто вентилятор для обеспечения охлаждения (можно взять компьютерный кулер).
Изготовление электростанции — очень простое:
- Изготавливаем печь. Берем металлический короб (к примеру, корпус от компьютера), разворачиваем так, чтобы печь не имела дна. В стенках внизу проделываем отверстия для подачи воздуха. Вверху можно установить решетку, на которую можно установить чайник и т. д.
- На заднюю стенку монтируем пластину;
- Сверху на пластину монтируем кулер;
- К выводам от пластины подключаем регулятор напряжения, от которого и запитываем кулер, а также делаем выводы для подключения потребителей.
Работает все просто: разжигаем дрова, по мере нагрева пластины на ее выводах начнется генерация электроэнергии, которая будет подаваться на регулятор напряжения. От него же начнет и работать кулер, обеспечивая охлаждение пластины.
Остается только подключить потребители и следить за процессом горения в печке (подкидывать своевременно дрова).
На основе газогенератора.
Второй способ сделать электростанцию – это изготовить газогенератор. Такое устройство значительно сложнее в изготовлении, но и выход электроэнергии – значительно больше.
Для его изготовления потребуется:
- Цилиндрическая емкость (к примеру, разобранный газовый баллон). Она будет играть роль печки, поэтому следует предусмотреть люки для загрузки топлива и очистки твердых продуктов горения, а также подвод воздуха (потребуется вентилятор для принудительной подачи, чтобы обеспечить более лучший процесс горения) и вывод для газа;
- Радиатор охлаждения (может быть изготовлен в виде змеевика), в котором газ будет охлаждаться;
- Емкость для создания фильтра типа «Циклон»;
- Емкость для создания фильтра тонкой очистки газа;
- Бензиновая генераторная установка (но можно просто взять любой бензиновый мотор, а также обычный асинхронный электродвигатель 220 В).
После этого все необходимо соединить в единую конструкцию. От котла газ должен поступать на радиатор охлаждения, а после на «Циклон» и фильтр тонкой очистки. И только после этого полученный газ подается на двигатель.
Это указана принципиальная схема изготовления газогенератора. Исполнение же может быть самым разным.
К примеру, возможна установка механизма принудительной подачи твердого топлива из бункера, который, кстати, тоже будет запитываться от генератора, а также всевозможных контролирующих устройств.
Создавая электростанцию на основе эффекта Пельтье, особых проблем не возникнет, поскольку схема простая. Единственное, следует принимать некоторые меры безопасности, поскольку огонь в такой печке практически открытый.
А вот создавая газогенератор, следует учитывать множество нюансов, среди них — обеспечение герметичности на всех соединениях системы, по которой проходит газ.
Чтобы двигатель внутреннего сгорания нормально работал, следует побеспокоиться о качественной очистке газа (наличие примесей в нем недопустимо).
Газогенератор – конструкция громоздкая, поэтому для него необходимо правильно подобрать место, а также обеспечить нормальную вентиляцию, если он будет установлен в помещении.
Поскольку такие электростанции не новь, и любителями они изготавливаются уже сравнительно давно, то и отзывов о них накопилось немало.
В основном, все они положительные. Даже у самодельной печи с элементом Пельтье отмечается, что она полностью справляется с поставленной задачей. А что касается газогенераторов, то здесь наглядным примером может выступить установка таких устройств даже на современных авто, что говорит об их эффективности.
Плюсы и минусы электростанции на дровах
Электростанция на дровах – это:
- Доступность топлива;
- Возможность получить электроэнергию в любом месте;
3 / 5 ( 2 votes )
Использование газа от сгоревшего древесного угля известно с конца 1800-х годов. Газ по трубам подавался в дома, использовался в уличных фонарях. Еще в 1862 в Париже ездил омнибус с газогенераторной установкой. В трудные времена человечество снова возвращалось к газогенерации. Во времена Второй мировой войны на газгене работало около 450 тыс. автомобилей только в одной Европе. Большое количество такой техники было и в СССР. Даже сейчас в Северной Кореи используются автомашины с газогенераторами.
Автор самоделки тоже решил сделать газогенераторную установку для своего генератора электроэнергии.
Инструменты и материалы:
-Металлическое ведро с крышкой и прокладкой;
-Банка из под краски;
-Поролон;
-Металлический лист;
-Различные трубы с фитингами;
-Запорная арматура;
-Термостойкий герметик;
-Крепеж;
-Сварочный аппарат;
-Дрель;
-Ключи;
-Сверла;
-Детектор окиси углерода;
Шаг 1: Переделка электрогенератора
Для того что бы двигатель электрогенератора работал на газе необходимо перестроить его топливную систему. Демонтировал воздушный фильтр и на его место закрепил пластину. На пластине закрепил тройник. К верхней части тройника прикрутил шаровой кран, на него воздушный фильтр. Переделал выхлопную трубу так, что бы часть выхлопных газов подавалась в топку газогенератора. Через другой вход тройника будет подача газа. Такая конструкция позволит повторно использовать не сгоревшее топливо и одновременно раздувать пламя.
Шаг 2: Изготовление газогенераторной установки
В качестве основы для газогенератора, автор использовал металлическое ведро с плотно закрывающейся крышкой.
Вырезал три металлические пластины. Одну из них согнул под кривизну ведра.
Приложил пластину к низу ведра снаружи. На расстоянии 5 см от дна ведра сделал сквозное отверстие. Сделал четыре отверстия для крепления пластины.
Закрепил входную трубку на пластине, используя сварочный аппарат.
Нанес на пластину высокотемпературный силиконовый герметик. Прикрутил пластину к ведру на четыре болта.
.
Таким же образом закрепил в крышке ведра газовыводящий патрубок. Здесь автор использовал две пластины, одна сверху крышки другая снизу. Газовыводящая трубка установлена таким образом, что бы она немного не доходила до половины топки.
Шаг 3: Фильтр газа
Так как при сгорании вместе с газом поднимается вверх много пыли, что может повредить двигателю, в магистраль автор установил фильтр. В качестве фильтр автор использовал банку из под краски и поролон. В нижней части банки и в крышке сделал отверстия. В отверстия установил фитинг. В банку уложил поролон. Установил фильтр в газоподающую трубу.
Шаг 4: Уголь
В качестве топлива автор использовал уголь, купленный в магазине, хотя в дальнейшем он планирует производить его самостоятельно, сжигая дрова в закрытой бочке. Размер угля должен быть больше 3 мм, но меньше 20. Желательно использовать уголь твердых пород дерева.
Шаг 5: Испытание и доработка газогенератора
Заложив топливо в топку, разжег огонь. Перекрыв воздушный фильтр двигателя, потянул шнур стартера. Газ начал засасываться в карбюратор двигателя. Регулируя подачу воздуха, завел двигатель. Двигатель работал исправно, но выявились некоторые недостатки в подачи газа.
При проверке газоанализатором выяснилось, что через соединения происходили утечки газа. Также начала плавиться пластиковая труба, установленная на выхлоп двигателя.
Автором была установлена новая переходная пластина с резьбой на карбюратор. Так же пластиковые трубы были заменены на металлические. При последующих испытаниях утечек выявлено не было.
Для остановки процесса горения автор использовал заглушки.
Люди проявляли уже давно.
При этом существует мнение, что многие разработки — всего лишь «эхо» прошлого, которое сегодня потеряло актуальность.
Вовсе не так. Более того — все наоборот.
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.
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.
Последовательность действий заключается в следующем:
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.
Способ №2
При создании газогенератора для автомобиля основной упор делается не только на надежности и эффективности устройства, но и на его компактности.
За рубежом фильтр охлаждения, циклон и корпусная часть делаются из нержавейки, что позволяет использовать металл, имеющий вдвое меньшую толщину.
Естественно, такая конструкция получается много легче. В наших условиях для удешевления конструкции применяются старые пропанные баллоны или огнетушители.
Для изготовления наружной емкости часто используются баллоны для сжиженного пропана.
Изготовление внутренней части производится из ресивера грузовика, к примеру, КАМАЗа или ЗИЛа.
Особое внимание должно быть уделено колосниковой решетке — ее делают из тонкого металла, а патрубки — из обычных труб (главное — подобрать правильный диаметр).
Для изготовления крышки с крепежными элементами используется верхняя часть баллона. В крайнем случае, деталь можно выполнить из листовой стали.
Крышка уплотняется с помощью специального шнура, обработанного графитной пропиткой и выполненного из термостойкого асбеста.
Для изготовления грубого фильтра можно использовать старый огнетушитель или поступить еще проще — взять кусок трубы.
В нижней части должна быть сделана насадка в виде конуса, необходимая для отгрузки золы.
На верхней части торец должен плотно закрываться крышкой (как правило, она приваривается).
В саму крышку монтируется выходной патрубок, а с боковой части — еще один штуцер для подачи продуктов горения.
Выделяемые газогенератором газы имеют большую температуру, поэтому они требуют качественного охлаждения.
Этому есть две причины:
- во-первых, раскаленные до большой температуры газы, отличаются минимальной плотностью, что делает процесс его сжигания в цилиндрах ДВС практически нереальным;
- во-вторых, есть риск возникновения самопроизвольной вспышки в случае контакта газа с раскаленными элементами двигателя.
В процессе розжига важно обеспечить нормальное перемещение газа по тракту — эту работу берет на себя вентилятор.
Уже после пуска мотора рабочий состав перемещается за счет разрежения, поэтому в вентиляторе нет необходимости.
В качестве охладителя можно использовать стандартные радиаторы отопления. Главное — правильно их расположить и обеспечить максимальный контакт с воздушными массами.
В ряде случаев допускается монтаж биметаллических радиаторов.
Газовое топливо перед подачей в мотор должно очищаться — это обеспечивается с помощью специальных фильтров.
Нельзя забывать о еще одном важном элементе — смесителе. С его помощью происходит регулирование объема подаваемой газовоздушной смеси. Настройка производится с помощью заслонки.
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.
В качестве прокладки можно использовать силиконовую прокладку, с помощью которой можно эффективно заделать все имеющиеся трещины и швы;
Газогенератор
Газогенератор – это установка для получения горючего газа из твердого топлива. В качестве твердого топлива, как правило, применяются местные ресурсы: уголь, торф, древесина, солома, а так же отходы деревообрабатывающих производств. Превращение твердого топлива в газообразное называется «газификацией» и заключается в сжигании топлива с поступлением количества кислорода воздуха или водяного пара, недостаточном для полного сгорания.
Сегодня газогенераторные установки используют для получения пара, или горячего воздуха для различных технологических процессов, а так же в составе отопительных систем. Однако в 30-е – 40–е годы прошлого века газогенераторы с успехом применяли на транспорте: массовая эксплуатация автомобилей на древесных чурках обещала сберечь жидкое топливо для более важных нужд - тонны сэкономленного бензина можно было направить в вооруженные силы или авиацию.
В 1923 году профессором Наумовым была разработана газогенераторная установка для 3-тонного грузовика, способная работать на древесном угле или на антраците. Установка была испытана в стационарных условиях совместно с 4-цилиндровым бензиновым двигателем Berliet L 14 мощностью 35 л.с. В 1928 году FIAT-15Ter с газогенератором Наумова совершил пробег по маршруту Ленинград – Москва – Ленинград. Первая половина 30-х годов отмечена многочисленными исследованиями, направленными на выявление оптимальной конструкции газогенераторной установки. Статьи об испытательных автопробегах и новых разработках постоянно появлялись в прессе, в том числе и в журнале «За Рулем».
В подавляющем большинстве это были установки для грузового транспорта, что не удивительно – ведь основной транспортной единицей народного хозяйства в период индустриализации являлся грузовик, а не легковой автомобиль. Тем не менее, следует упомянуть созданный в 1935 году ГАЗ-А с газогенераторной установкой Автодор – III , а также ГАЗ-М1 с газогенератором НАТИ-Г12 , на котором в сентябре 1938 года был установлен рекорд скорости для газогенераторного автомобиля 60,96 км/ч. Первым серийным газогенераторным автомобилем являлся ЗИС-13 , но подлинно массовыми «газгенами» стали ГАЗ-42 , ЗИС-21 и УралЗИС-352 .
Горение углерода топлива можно описать следующим образом:
С + О 2 = СО 2 - это полное сгорание топлива, которое сопровождается выделением углекислого газа СО 2 ;
и С + (1/2)О 2 = СО - это неполное сгорание, в результате которого образуется горючий газ – оксид углерода СО.
Оба этих процесса происходят в так называемой «зоне горения» газогенератора.
Оксид углерода СО образуется также при прохождении углекислого газа СО 2 сквозь слой раскаленного топлива:
С + СО 2 = 2СО
В процессе участвует часть влаги топлива (или влага, подведенная извне) с образованием углекислого газа СО 2 , водорода Н 2 , и горючего оксида углерода СО.
С + Н 2 О = СО + Н 2
СО + Н 2 О = СО 2 + Н2
Зону, в которой протекают три описанных выше реакции называют «зоной восстановления» газогенератора. Обе зоны – горения и восстановления – несут общее название «активная зона газификации».
Примерный состав газа, полученного в газогенераторе обращенного процесса газификации при работе на древесных чурках абсолютной влажностью 20%, следующий (в % от объема):
- водород Н 2 16,1%;
- углекислый газ СО 2 9,2%;
- оксид углерода СО 20,9%;
- метан СН 4 2,3%;
- непредельные углеводороды С n H m (без смол) 0,2%;
- кислород О 2 1,6%;
- азот N 2 49,7%
Итак, генераторный газ состоит из горючих компонентов (СО, Н 2 , СН 4 , С n H m) и балласта (СО 2 , О 2 , N 2 , Н 2 О)
Топливо для газогенераторов
В качестве твердого топлива в газогенераторных установках могут быть использованы древесные чурки, древесный уголь, торф, бурый уголь, каменный уголь.
На территории СССР наиболее распространенным и доступным твердым топливом была древесина, по этому большую часть газогенераторного транспорта составляли автомобили с установками, работающими на древесных чурках.
Главные критериями качества топлива являлись порода древесины, абсолютная влажность и размеры чурок. Приоритет был отдан древесине твердых пород: березе, буку, грабу, ясеню, клену, вязу, лиственнице. Древесину мягких пород допускалось использовать лишь совместно с твердыми в соотношении 50/50. Сосновые чурки использовались без добавления древесины мягких пород.
Для газификации в автомобильных газогенераторах древесину распиливали на чурки длиной от 4 до 7 см, и шириной и высотой от 3 до 6 см. Абсолютная влажность готового твердого топлива не более 22%.
Менее распространены были древесно-угольные газогенераторные установки. Для их эксплуатации рекомендовалось использовать угли древесины твердых пород. Угли древесины мягких пород, склонные к крошению, допускалось применять с добавлением не менее 50% углей древесины твердых пород. Размер кусков древесного угля для газогенераторов поперечного процесса - от 6 до 20 мм, для других типов генераторов – от 20 до 40 мм.
В зависимости от содержания смол и золы твердые сорта топлив для газогенераторов разделяли на смолистые (битуминозные) малозольные (золы до 4%) и многозольные (золы более 4%), а также на безсмольные, или тощие (небитуминозные) малозольные (золы до 4%) и многозольные (золы более 4%). 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.
Типы газогенераторов
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.
Подача водяного пара в газогенератор должна производиться пропорционально количеству сжигаемого в газогенераторе топлива. Существовало несколько способов регулировки подачи пара в камеру газификации:
- механический способ, когда вода подавалась в испаритель газогенератора с помощью насоса, приводимого в действие от двигателя и имевшего перепускной кран, который был связан с дроссельной заслонкой . Таким образом, количество воды, подаваемой в газогенератор, изменялось в зависимости от числа оборотов и нагрузки двигателя;
- термический способ, когда в испарителе, расположенном вблизи зоны горения, поддерживался с помощью поплавкового устройства необходимый уровень воды, а количество образующегося пара изменялось в зависимости от нагрева испарителя, то есть в зависимости от температуры в зоне горения;
- гидравлический способ, когда расход воды регулировался иглой, перекрывавшей сечение жиклера , и связанной с мембраной, на которую действовала разность давлений до и после диафрагмы, установленной в газопроводе, соединявшим газогенераторную установку с двигателем ;
- пневматический способ, при котором вода подавалась в испаритель газогенератора вместе с воздухом, засасываемым через обычный карбюратор .
В конструкции газогенератора ЦНИИАТ-АГ-2 был использован принцип центрального подвода воздуха и центрального отбора газа. Газогенератор состоял из корпуса, конической камеры газификации и зольника. Верхняя часть корпуса служила бункером для топлива и имела цилиндрический бак для воды. Трубка для подачи воды располагалась внутри газогенератора, бак подогревался теплом сгорающего топлива. Это обеспечивало надежную работу установки в зимнее время. Камера газификации представляла собой горловину конической формы, которая снизу была окружена рубашкой, заполненной водой для образования водяного пара. Необходимый уровень воды в рубашке поддерживался при помощи поплавкового устройства. Количество образовавшегося пара изменялось в зависимости от теплового режима газогенератора.
Воздух, засасываемый в газогенератор через подогреватель, смешивался с паром и поступал в камеру газификации через щель, образованную рубашкой и поворотной плитой. При вращении плиты рукояткой, расположенной снаружи под днищем газогенератора, ребра, имеющиеся на плите, срезали шлак и сбрасывали его в зольник.
Установки прямого процесса газификации не получили распространения, так как, во-первых, были непригодны для газификации самого распространенного твердого топлива - древесины, а во-вторых, потому что приспособления, необходимые для хранения, дозировки и испарения воды существенно усложняли конструкцию газогенератора.
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.
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.
Камера газогенератора НАТИ-Г-15), изготовленная из 12-миллиметровой листовой стали, имела вид усеченного конуса. В средней части газогенератора была смонтирована воздухоподводящая фурма. Она представляла собой чугунную отливку грушевидной формы. Внутри отливки – лабиринт для подвода воздуха в газогенератор. В нижней части камеры газификации располагалась колосниковая решетка, которую вынимали через зольниковый люк при чистке и разгрузке газогенератора. Образовавшийся в камере газификации газ проходил сквозь колосниковую решетку, поднимался вверх между корпусом газогенератора и камерой и отсасывался через газоотборный патрубок. Газогенератор был предназначен для работы на крупном древесном угле, с размером кусков 20 мм – 40 мм.
Газогенераторные установки обращенного процесса газификации, работавшие на древесных чурках, получили наибольшее распространение.
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.
Газогенератор представлял собой цилиндрический бункер, нижняя часть которого, выполненная из листовой стали толщиной 6 – 8 мм, образовывала камеру газификации. В верхней части бункера был расположен люк для загрузки топлива.
Скорость дутья определялась проходным сечением воздухоподводящей фурмы. Фурма служила наиболее ответственной и сложной деталью газогенератора. Она была глубоко погружена в слой топлива и находилась в зоне высокой температуры – непосредственно около носка фурмы температура достигает 1200 – 1300 С. Высокие температурные нагрузки требовали применять водяное охлаждение фурмы. Конструктивно охлаждение фурмы являлось частью системы водяного охлаждения двигателя, или представляло собой самостоятельную систему, питаемую от отдельного бачка.
Воздухоподводящая фурма газогенератора НАТИ-Г-21 состояла из бронзового корпуса 1 и медных трубок 2 и 3 диаметром 20 и 40 мм, образующих водяную рубашку. Тыльная часть наружной трубки 3 была приварена к корпусу 1 фурмы, а носовая часть обварена медью и соединялась с внутренней трубкой 2, свободный конец которой при нагревании фурмы мог перемещаться в сальнике 4. Затяжкой накидной гайки 5 обеспечивалась герметичность водяной рубашки. Вода подавалась через нижний штуцер корпуса фурмы и после прохождения водяной рубашки отводилась через верхний штуцер. Для того чтобы поток воды достиг носка фурмы, к наружной поверхности внутренней трубки параллельно ее оси были приварены две перегородки, направлявшие поток воды к носу фурмы.
Другой важной деталью газогенераторов поперечного процесса газификации служила газоотборная решетка. Газоотборную решетку изготавливали из простой углеродистой или легированной стали толщиной 8 – 12 мм. Ее штамповали в виде изогнутого листа с отбортованными краями или изготавливали в виде плоской пластины. В последнем случае для монтажа решетки в газогенераторе предусматривали специальное гнездо. Отверстия в решетке для прохода газа делали круглыми, диаметром 10 – 12 мм, с раззенковкой со стороны выхода газа. Иногда отверстия делали овальными; в этом случае большая ось овала располагалась горизонтально, что позволяло увеличить проходное сечение без опасности проскакивания за решетку кусков угля (при наклонном расположении решетки).
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.
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).
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.
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.
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.
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%.
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.
Желание сделать жизнь максимально комфортной заставляет искать способы добиться полной автономии своего жилья. В первую очередь подразумевается подключение к электросети. К сожалению, еще очень часто подача энергии осуществляется не на должном уровне, с перебоями и тогда приходится либо сидеть в темноте, либо искать альтернативные источники электричества.
Одним из вариантов является газогенератор, своими руками собрать его доступно не каждому, но вот купить модель промышленного производства могут все. Однако стоит такое оборудование отнюдь не дешево, что заставляет задуматься над идеей создания собственного агрегата. Постараемся убедиться в том, что это действительно выгодно.
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.
Газогенератор
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.
Устройство и принцип работы генератора
Агрегаты этого класса обычно оснащаются обычным двигателем внутреннего сгорания. В нем происходит воспламенение и сжигание газовой смеси. При этом образуются газы, которые приводят в движение поршни двигателя и коленчатый вал, с которого вращение передается на устройство, вырабатывающее электричество.
Принцип работы прибора
Однако к относятся и модели, работающие на твердом топливе. В конструктивном плане они состоят из двух основных блоков:
- Корпуса;
- Бункера сжигания.
Как сделать газовый генератор своими руками будет рассказано ниже. Естественно, что и принцип работы такого устройства будет отличаться. Чтобы понять, как функционирует этот агрегат, рассмотрим назначение каждого блока. Корпус обычно выполняется из стального листа и имеет форму цилиндра, хотя допускается и прямоугольная.
Нижний отсек– это приваренное днище с ножками для удобства монтажа. Внутри располагается камера заполнения в которую помещается топлива.
Она также выполняется из стали и по форме соответствует корпусу, к которому прикрепляется при помощи болтов. Сверху агрегат закрывается крышкой с асбестовым уплотнителем по краю. Если предполагается установка газогенератора, собранного своими руками, в помещении, то прокладка может быть выполнена из экологически безопасного материала.
В нижней части происходит сжигание топлива. Для ее изготовления применяется жаропрочная сталь. Она имеет горловину, используемую для крекинга смол. Она отделена от корпуса асбестовой прокладкой.
Средняя часть оснащена фурмами или калибровочными отверстиями. Через них осуществляется подача кислорода необходимого для поддержания процесса горения. Все детали камеры выполняются из жаропрочной стали.
Схема газового агрегата
Выход газа из пиролизного газогенератора, собранного своими руками, ограничивает специальный обратный клапан, который располагают на выходе. Перед ней допускается установка вентилятора, что позволит повысить мощность двигателя.
В нижней части устройства находится колосниковая решетка, где помещают раскаленные угли. Сгорая они превращаются в золу, которая ссыпается в зольник.
Но чтобы мотор самодельного газогенератора работал без сбоев газ, поступающий в него, проходит очистку и смешивается с воздухом. Для этого используются фильтры, установленные за корпусом агрегата. Они представляют собой трубу, со специальными элементами.
Виды газовых установок
Современный рынок силовых установок предлагает оборудование, работающее на газе трех основных типов:
- Прямого способа генерации;
- Обратного;
- Горизонтального.
Первые подходят для сжигания угля и полукокса. В таких агрегатах кислород поступает снизу, а забор газа выполняется сверху агрегата. Но так как в этих моделях влага из топлива не поступает в зону горения, то ее приходится подводить специально. Это позволяет повысить мощность устройства.
Агрегаты обращенного процесса – это идеальный вариант для сжигания отходов из древесины. В них подача воздуха осуществляется непосредственно в зону горения, а газ отбирается снизу.
Устройства поперечного способа отличаются высокоскоростной подачей воздуха черед фурмы в нижней части корпуса. Причем здесь же, только с противоположной стороны производится и отбор газа. Эти агрегаты отличаются минимальным временем пуска и хорошей приспосабливаемостью к смене режимов.
Схема силовой установки – для народных умельцев
Собрать такой агрегат собственноручно не так уж и сложно. Однако, прежде чем приступить к изготовлению газогенератора своими руками нужно ознакомиться с принципом действия агрегата, а также подобрать наиболее подходящую под ваши условия схему.
Конструкция установки и схема подключения
Для простейшего прибора вполне сгодятся предметы, которые несложно найти в каждом доме:
- Бочка;
- Трубы;
- Радиатор;
- Фильтры;
- Вентилятор.
Этот набор может быть дополнен и другими элементами. Что и в какой последовательности собирать можно найти в интернете. Причем это не обязательно чертежи и фото, а чаще всего видео, на котором подробно показано и доступно объяснено, как собрать газогенератор своими силами на навозе, дровах и другом топливе. Если схема выбрана, то можно приступать непосредственно к сборке.
Инструкция по созданию
Любой агрегат состоит из корпуса, внутри которого располагаются основные узлы и механизмы. Не чуждо это и для газогенератора, собранного своими руками. Он также имеет корпус, в который помещены:
- Бункер;
- Отсек сгорания;
- Воздухораспределительная часть;
- Колосниковая решетка;
- Патрубок;
- Фильтры.
Корпус агрегата обычно выполняется из листового металла. Для удобства установки ко дну привариваются ножки. По форме конструкция может быть, как овальной, так и прямоугольной.
Делаем самостоятельно, этапы работ:
Бункер изготавливается из малоуглеродистой стали и крепится внутри агрегата. Он оснащается крышкой с уплотнителем из асбеста или другого материала. Низ устройства занимает камера сгорания. Для ее изготовления выбирают специальные марки стали, наиболее устойчивые к высоким температурам. К камере присоединяется горловина, которую от корпуса также отделяют изоляционным материалом.
Специалисты, которым не один раз приходилось собирать газогенераторы своими руками предлагают камеру сгорания выполнять из газового баллона.
Воздухораспределительная камера обычно располагается вне корпуса прибора. Причем на выходе из нее устанавливается обратный клапан, предназначенный для недопущения выхода газа через это отверстие. Перед коробкой располагают вентилятор.