Газогенераторные котлы своими руками чертежи. Изготовление газогенератора на дровах: описание устройства, чертёж

В современном мире роста цен на коммунальные услуги, каждый ищет способы сэкономить. И вот так и был разработан и реализован двигатель внутреннего сгорания на дровах. Сегодня такая конструкция усовершенствована, благодаря чему, ее можно встретить во многих местах. Причем, самое интересное то, что эти установки используются не только на предприятиях или частных домах, но и даже в автомобилях. Поэтому сегодня многие интересуются можно ли сделать газогенераторы на дровах своими руками? Вот на этом вопросе можно остановиться и более подробно.

Принцип работы

Для того, чтобы понять, как правильно использовать генератор в домашних условиях, стоит разобраться в основах его работы. Это позволит понять, стоят ли затраты на материалы вложенных средств, и как быстро они окупятся. К тому же у газогенератора есть и своя сфера применения.

Сам по себе, данное устройство представляет собой комплекс узлов и агрегатов, которые обеспечивают выработку газа из твердого топлива. Полученный материал и используется в работе двигателя внутреннего сгорания. Но есть нюанс: конструкция генераторов может отличаться друг от друга – все зависит от вида твердого топлива.

Одним из самых распространенных, и, пожалуй, доступных видов топлива, являются дрова. Когда древесина сжигается в герметичном пространстве, то в процессе производятся такие горючие газы, как угарный газ, водород, метан и другие непредельные углероды. В составе этой смеси дополнительно еще присутствуют балластные газы – кислород, водяные пары, двуокись углерода и азот. Но эффективность газогенератора зависит не просто от выработки такой горючей смеси. Она должна стать пригодной для эксплуатации в конкретных целях. Поэтому весь процесс проходит обязательные этапы:

1. Газификация. Тут твердое топливо должно полностью перегореть и перейти в стадию тления. Этот процесс происходит при небольшом количестве кислорода – 30-35%.
2. Первый и второй этап очищения. Все летучие вещества, которые получились после тления, при помощи сухого вихревого фильтра-циклона, отделяются и подаются в отдельную камеру - скруббер. Тут уже задействуется вода, которая проводит еще одну очистку горючего потока.
3. Охлаждение. В процессе горения и тления, все вещества приобретают достаточно высокую температуру – от 700 градусов и выше. Чтобы они понизили свои показатели, используется воздушный или водяной теплообменник. После этого, смеси предстоит пройти еще одну очистку.
4. Отправка. После всех этапов, полученные готовые вещества могут быть закачены в бак-распределить при помощи компрессора, или сразу же поступают в двигатель внутреннего сгорания.

На самом деле, полный цикл достаточно сложный, поэтому и требует времени. Но основным узлом является сам газогенератор. В основном, он представляет собой колонну из металла цилиндрической или прямоугольной формы, с сужением на конце. Внутренняя конструкция имеет несколько воздушных патрубков, по которым закачивается кислород и выходит газ. В верхней части расположена крышка, через которую загружаются дрова.

Если сильно не вникать в основу химических процессов, то процесс выработки газа выглядит так: загрузили топливо – оно сгорело/стлело – получилась газовая смесь. Чтобы конечный продукт обладал необходимыми свойствами, внутри конструкции присутствует много узлов, которые и проводят очистку и охлаждение смеси. Если говорить о домашних газогенераторах, то тут можно использовать более простую конструкцию. Это выходит и проще и дешевле.

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.

Создание газогенератора

Постройка агрегата должна начинаться с ознакомления того, какие есть чертежи дровяных газогенераторов. Это позволит понять, какая предстоит работа, и что для нее понадобиться. Даже не смотря на то, что самодельное устройство обойдется дешевле, чем заводское, тут тоже придется потратиться.

Многие занимаются сборкой генератора, потому что так дешевле. Но и тут есть свои расходы:

• чугун для колосника – достаточно дорогой материал, зато обладает нужными характеристиками;
• специальная рессора, которая лучше всего подойдет для изготовления крышки;
• жаропрочные прокладки для люков и объединения отдельных составляющих;
• вентилятор – его не просто потребуется приобрести, но и приготовиться к расходам на электроэнергию, которая будет приводить его в действие.

Газогенератор может использоваться в двух случаях – для дома и для автомобиля. Чертежи этих конструкций будут различаться, так как в последнем случае, конструкция должна обладать более легким весом и маленькими габаритами.

На самом деле, чем ближе устройство по своим габаритам и конструкции к промышленной модели, тем выше эффективность его работы. Но нет необходимости делать точную копию. Газогенератор должен иметь следующие элементы:

1. Корпус. Такой элемент еще называют камерой заполнения. Форма может напоминать цилиндр или прямоугольник. Чтобы изготавливать корпус было легче, можно взять готовую металлическую емкость и немного ее подшлифовать. Но можно все начинать с нуля. В этом случае потребуется листовой металл (толщина 8-10 мм) и уголок. Желательно использовать низкоуглеродистую сталь. Для безопасной эксплуатации, с нижней части корпуса привариваются ножки. В верхней части приваривают дополнительный круг стали, который будет служить для забора холодного воздуха.
2. Бункер для топлива. Данный элемент изготавливается аналогично с корпусом, причем, из тех же материалов. Бункер необходимо делать меньших размеров, чтобы можно было его зафиксировать внутри корпуса. Если нет желания долго возиться, то можно, попросту, пространство корпуса разделить на секции при помощи металлических плит. Объем должен быть не менее 0,7 куб.м. Можно смонтировать тут и люк. Он поможет контролировать избыток топлива и по необходимости будет «скидывать балласт».

1. Камера сгорания. Для такого элемента нужна жаропрочная сталь, ведь именно тут будит происходить процесс горения и тления. Альтернативный вариант – пустой газовый баллон от бытового газа. Для фиксации используются болты.
2. Горловина камеры сгорания. Тут происходит крекинг смол, поэтому горловину отделяют жаростойкими прокладками. Подойдут асбестовые прокладки, но если есть возможность, то лучше потратиться на более безопасные материалы.
3. Воздухораспределительный узел. Для соединения этого узла с остальной частью конструкции, используют штульцер. Рядом с ним монтируют обратный клапан, который отвечает за регулировку воздушного потока к дровам. Также клапан предотвращает утечку полученной горючей смеси. Промеж воздухораспределительной коробкой и средней частью камеры делают калибровочные отверстия – фурмы.
4. Фильтровочный узел. На этом этапе должна происходить чистка смеси, которая поступает через патрубок от воздухораспределительного узла. Для циклонного фильтра можно использовать корпус старого огнетушителя или другую аналогичную емкость.

1. Охладитель. В домашней модели можно использовать, для таких целей, обычный радиатор или сделать специальный змеевик. Полученная смесь будет двигаться по длинной конструкции и постепенно терять высокую температуру. Если есть желание, то можно сделать и водяное охлаждение.
2. Сепаратор. Так как входящий воздух будет холодным, а внутри генератора, планируются высокие температуры, то избежать образования конденсата не возможно. Но чтобы он не мешал работе, устанавливают сепаратор, который и будет его отводить из установки. С этой целью, в трубу (диаметр 3-5мм) вставляют пластину с ребрами и фиксируют на «юбке» (точка захода холодного воздуха). Нижнюю часть оборудуют краном слива конденсата.

1. Колосниковая решетка, дверцы и другие элементы. Для решетки лучше всего использовать чугун. Среднюю часть такого элемента делают подвижной или съемной, чтобы в дальнейшем была возможность ее более легко почистить. Хоть наличие дверей делает более удобной эксплуатацию газогенератора (загрузка дров или очистка камеры сгорания), но они должны иметь герметичные уплотнители.

Одним из важных условий работы газогенератора – герметичность. Поэтому, крышка должна максимально плотно прилегать к корпусу. Так как данный элемент служит входом в камеру загрузки, то лучше всего его оснастить амортизационной рессорой. Это позволит более удобно и безопасно открывать и закрывать крышку.

В теории считается, что самодельный газогенератор может работать с древесиной влажностью до 50%. Но, как показывает практика, чем выше этот показатель, тем ниже эффективность установки. Поэтому лучше всего придерживаться порога до 20%. Хотя можно и исправить эту проблему. Для этого кольцевой шланг размещают в пространстве между стенками корпуса и наружной стороны бункера. Это позволит передавать часть тепловой энергии топливу.

Самым оптимальным вариантом будет, если изготавливать газогенератор из корпуса старого котла. Это поможет соблюсти пропорции для конкретного дома. Но когда такой возможности нет, то можно воспользоваться и старыми газовыми баллонами, или же закупить полностью новый металл. Возможностей сэкономить множество, главное, все правильно рассчитать и собрать. Именно для этого и нужно следовать чертежам.

На дровах ездили не только паровозы, на дровах так же ездили автомобили. Причем достаточно "современные" с двигателем внутреннего сгорания.
Конечно, в качестве рабочего топлива использовались не сами дрова, а их производное - горючий газ.
Газ получался в процессе неполного сгорания дров в устройстве называемом газогенератор .

Химически процесс получения нужного газа можно описать так:
При полном сгорании топлива углерод соединяется с кислородом и получается углекислый газ: C + O 2 = CO 2
Углекислый газ к сожалению не горюч:(
А вот когда происходит неполное сгорание, то получается оксид углерода (угарный газ): C + O = CO
Угарный газ горюч, температура начала его горения от 700°: 2CO + O 2 = 2CO 2
Эти процессы происходят в "зоне горения" газогенератора.

Оксид углерода так же можно получить при прохождении углекислого газа через слой раскаленного топлива (дров): C + CO 2 = 2CO
В воздухе, как и в топливе присутствует влага, которая соединяясь с угарным газом образует водород: CO + H 2 O = CO 2 + H 2
Эта реакция происходит в "зоне восстановления" газогенератора.

Обе зоны – горения и восстановления – несут общее название "активная зона газификации".

В качестве топлива для газогенераторов подходят не только дрова, но и древесный уголь, торф, бурый уголь, каменный уголь. Однако дрова чаще используются как более доступное средство.

Примерный состав газа, полученного в газогенераторе при работе на древесных чурках с влажностью 20%, примерно такой (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 СnHm (без смол) 0,2%;
- кислород О 2 1,6%;
- азот N 2 49,7%
Таким образом, генераторный газ состоит из горючих компонентов (СО, Н 2 , СН 4 , СnHm) и балласта (СО 2 , О 2 , N 2 , Н 2 О)

Горючие компоненты, после очистки и охлаждения, вполне нормально работают(горят) в двигателе внутреннего сгорания обычного автомобиля.

Большое распространение автомобили с газогенераторами получили в 30-х годах 20 века, когда снабжение бензином было затруднено, особенно в краях далеких от НПЗ.
Первым серийным газогенераторным автомобилем в нашей стране стал ЗИС-13, но подлинно массовыми «газгенами» стали ГАЗ-42, ЗИС-21 и УралЗИС-352.

ГАЗ-42

ЗИС-21

Типы газогенераторов

Для разных видов топлива были разработаны газогенераторы соответствующих типов:
— газогенераторы прямого процесса газификации;
— газогенераторы обращенного (обратного, или «опрокинутого») процесса газификации;
— газогенераторы поперечного (горизонтального) процесса газификации.

Газогенераторы прямого процесса газификации

Основным преимуществом газогенераторов прямого процесса являлась возможность газифицировать небитуминозные многозольные сорта твердого топлива – полукокс и антрацит.

В газогенераторах прямого процесса подача воздуха обычно осуществлялась через колосниковую решетку снизу, а газ отбирался сверху. Непосредственно над решеткой располагалась зона горения. За счет выделяемого при горении тепла температура в зоне достигала 1300 – 1700 С.

Над зоной горения, занимавшей лишь 30 – 50 мм высоты слоя топлива, находилась зона восстановления. Так как восстановительные реакции протекают с поглощением тепла, то температура в зоне восстановления снижалась до 700 – 900 С.

Выше активное зоны находились зона сухой перегонки и зона подсушки топлива. Эти зоны обогревались теплом, выделяемым в активной зоне, а также теплом проходящих газов в том случае, если газоотборный патрубок располагался в верхней части генератора. Обычно газоотборный патрубок располагали на высоте, позволяющей отвести газ непосредственно на его выходе из активной зоны. Температура в зоне сухой перегонки составляла 150 – 450 С, а в зоне подсушки 100 – 150 С.

В газогенераторах прямого процесса влага топлива не попадала в зону горения, поэтому воду в эту зону подводили специально, путем предварительного испарения и смешивания с поступающим в газогенератор воздухом. Водяные пары, реагируя с углеродом топлива, обогащали генераторный газ образующимся водородом, что повышало мощность двигателя.

Газогенераторы обращенного (опрокинутого) процесса газификации .

Газогенераторы обращенного процесса были предназначены для газификации битуминозных (смолистых) сортов твердого топлива – древесных чурок и древесного угля.

В генераторах этого типа воздух подавался в среднюю по их высоте часть, в которой и происходил процесс горения. Отбор образовавшихся газов осуществлялся ниже подвода воздуха. Активная зона занимала часть газогенератора от места подвода воздуха до колосниковой решетки, ниже которой был расположен зольник с газоотборным патрубком.

Зоны сухой перегонки и подсушки располагались выше активной зоны, поэтому влага топлива и смолы не могли выйти из газогенератора, минуя активную зону. Проходя через зону с высокой температурой, продукты сухой перегонки подвергались разложению, в результате чего количество смол в выходящем из генератора газе было незначительным. Как правило, в газогенераторах обращенного процесса газификации горячий генераторный газ использовался для подогрева топлива в бункере. Благодаря этому улучшалась осадка топлива, так как устранялось прилипание покрытых смолой чурок к стенкам бункера и тем самым повышалась устойчивость работы генератора.

Газогенераторы поперечного (горизонтального) процесса газификации.

В газогенераторах поперечного процесса воздух с высокой скоростью дутья подводился через фурму, расположенную сбоку в нижней части. Отбор газа осуществлялся через газоотборную решетку, расположенную напротив фурмы, со стороны газоотборного патрубка. Активная зона была сосредоточена на небольшом пространстве между концом формы и газоотборной решеткой. Над ней располагалась зона сухой перегонки и выше – зона подсушки топлива.

Отличительной особенностью газогенератора этого типа являлась локализация очага горения в небольшом объеме и ведение процесса газификации при высокой температуре. Это обеспечивало газогенератору поперечного процесса хорошую приспособляемость к изменению режимов и снижает время пуска.

Этот газогенератор, так же как и газогенератор прямого процесса, был непригоден для газификации топлив с большим содержанием смол. Эти установки применяли для древесного угля, древесноугольных брикетов, торфяного кокса.

Наибольшее распространение получили газогенераторные установки обращенного процесса газификации , работавшие на древесных чурках.
Примером такого газогененератора может служить газогенератор устанавливавшийся на ГАЗ-42

Газогенератор ГАЗ-42 состоял из цилиндрического корпуса 1, изготовленного из 2-миллиметровой листовой стали, загрузочного люка 2 и внутреннего бункера 3, к нижней части которого была приварена стальная цельнолитая камера газификации 8 с периферийным подводом воздуха (через фурмы).
Нижняя часть газогенератора служила зольником, который периодически очищался через зольниковый люк 7.

Воздух под действием разрежения, создаваемого двигателем, открывал обратный клапан 5 и через клапанную коробку 4, футорку 6, воздушный пояс и фурмы поступал в камеру газификации 8. Образующийся газ выходил из-под юбки камеры 8, поднимался вверх, проходил через кольцевое пространство между корпусом и внутренним бункером и отсасывался через газоотборный патрубок 10, расположенный в верхней части газогенератора.

Равномерный отбор газа по всей окружной поверхности газогенератора обеспечивался отражателем 9, приваренным к внутренней стенке корпуса 1 со стороны газоотборного патрубка 10.
Для более полного разложения смол, особенно при малых нагрузках газогенератора, в камере газификации было предусмотрено сужение – горловина. Помимо уменьшения смолы в газе, применение горловины одновременно приводило к обеднению газа горючими компонентами сухой перегонки.

На величину получаемой мощности влияла согласованность таких параметров конструкции газогенератора, как диаметр камеры газификации по фурменному поясу, проходное сечение фурм, диаметр горловины и высота активной зоны.

Газогенераторы обращенного процесса применяли и для газификации древесного угля. Вследствие большого количества углерода в древесном угле процесс протекал при высокой температуре, которая разрушительно действовала на детали камеры газификации.
Для повышения долговечности камер газогенераторов, работающих на древесном угле, применяли центральный подвод воздуха, снижавший воздействие высокой температуры на стенки камеры газификации.

Принцип работы автомобильной газогенераторной установки

Чтобы нормально эксплуатировать автомобиль на дровах, одного газогенератора недостаточно. Полученный газ необходимо очистить от вредных для двигателя примесей: смол и сажи. Поэтому была придумана система фильтрации, включающая три дополнительных ступени: фильтр грубой очистки – циклон; радиатор – охладитель; фильтр тонкой очистки.

В качестве простейшего фильтра грубой очистки использовался циклон.

Загрязненный газ попадая внутрь, 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.

Как пример - промышленный циклон использовавшийся на НАТИ-Г-78

Газ поступал в очиститель через патрубок 1, располагавшийся 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.

На выходе из газогенератора газ имел высокую температуру.
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.

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.

Фильтр 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.

Вентилятор розжига

В автомобильных установках розжиг газогенератора осуществляется центробежным вентилятором с электрическим приводом. При работе вентилятор розжига продувал 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 состоял из кожуха 1 и 2, в котором вращалась соединенная с валом электродвигателя крыльчатка 3. Кожух, отштампованный из листовой стали, одной из половин крепился к фланцу электродвигателя. К торцу другой половины был подведен газоприемный патрубок 4.

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.

Изготовление газогенератора для автомобиля

1. Проще всего переоборудовать машину с карбюраторным двигателем.

2. Чем больше мощность и рабочий объем двигателя, тем выше производительность должна быть у газогенератора. Соответственно, он вырастет в размерах. 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.

3. Для изготовления камеры газификации, где температура превышает 1000 °С, применяйте низкоуглеродистую толстую сталь (4-5 мм).

4. 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.

Сопутствующие агрегаты – фильтры и охладители – делаются так:

Циклон сварите из отработавшего огнетушителя или отрезка трубы диаметром 10 см, как это изображено на чертеже. Входной патрубок приделайте сбоку, выпускной – сверху.

Охладитель силового газа лучше сделать из стальных труб в виде змеевика. Есть и другие варианты: использование старых конвекторов, батарей отопления и радиаторов.

Фильтр тонкой очистки изготовьте из любой цилиндрической емкости (например, бочки), наполненной базальтовым волокном.

Чертеж Циклона

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 к 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 достаточно тяжело. 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» :

Теперь про особенности пуска и работы ДВС на дровах и угле:
- размер чурок, 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.

В качестве эпилога.

Дровяные газогенераторы, сделанные своими руками, можно не только ставить на автомобили, но и применять для домашних нужд. Это и отопительные котлы и бытовые электрогенераторы, работающие от дизельных или бензиновых двигателей.
Конечно такие устройства имеют право на жизнь только при достаточном количестве дешевого топлива (дров).

Кстати, существуют современные образцы газогенераторных установок.
Электрогенераторы:

Автомобильные газогенераторы:
Тойота Camry 2,0 GLI на древесном газу
Небольшой, экономичный и очень энергичный автомобиль. Из-за низкого расхода топлива, одна заправка дает возможность проехать около 500 км. Прицеп не сильно влияет на управление автомобилем. Максимальная скорость 95 км/ч (на 4-й передаче) Расход топлива: 20 кг/100 км. Дальность пробега: 500 км (на торфе) Мощность на бензине 96 кВт. КПП механика 5ст. Обслуживание: очистка фильтра каждые 2000 км

Chevrolet El Camino, 1987
Двигатель: 350 л.с., 5,7 литров, автоматическая КПП
Топливо: Древесина
Расход: приблизительно 40 кг / 100 км.
Дальность пробега: 200 км на одной загрузке. Можно брать топлива для 700-километров пробега
Максимальная скорость: более 120 км/ч Вес автомобиля: ~ 2 300 кг
Газогенератор был изготовлен в 2007 году Электронное управление двигателем: Motec M800. Электронное управление подачи смеси, контроль выхлопных газов, лямбда-зонд. Возможна работа как на бензине, так и на газу. Автоматический розжиг газогенератора. Соответствует ЕВРО-4.

В заключении посмотрите видео УАЗа на дровах, который сделал умелец из Белорусии:

Использованы материалы сайтов: ЗаРулем , auto.onliner.by (локальная копия), а так же информация из книг, список которых представлен внизу.

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.

На сегодняшний момент известно много способов получения газа. В основу каждого устройства положена система . Его принцип работы заключается в газопереработке древесины в тепло .

В качестве дополнительного метода получения энергии был разработан газогенератор. На сегодняшний момент газген считается отличным многофункциональным оборудованием. Такой агрегат применяется для отопления автомобилей и комнат. Принцип работы котла не является простым. Газген на дровах состоит из многочисленных необходимых элементов.

Разрешено использовать как покупные устройства, так и выполненные .

Видео про устройство самодельного газового генератора

Преимущества газгена

• КПД таких котлов варьируется в переделах 78-96%;
• Одна закладка на дровах горит до 12 часов. С верхним горением время увеличивается до 1 суток. Угол горит более 1 недели;
• Топливный материал сгорает полностью. Из-за этого газоход прочищают не более 1 раза в месяц;
• Можно настроить автоматизированную работу;
• В воздух попадает наименьшее число вредных компонентов;
• В финансовом плане такие устройства наиболее экономичные ;
• В качестве полноценного источника топлива рекомендуется применять подсушенную до 50% древесину;
• Разрешено применение не колотых поленьев, достигающих в длину 1 м;
• В котлах разрешена утилизация полимеров;
• Устройство обладает высокой безопасностью.

Недостатки

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

Принцип работы агрегата

В газгене из любого вида топлива может добываться горючий газ. Главным секретом является то, что в камеру, попадает кислород. Объема попадаемого кислорода мало для полноценного сгорания древесины. В самом процессе должна соблюдаться достаточно высокая температура, превышающая 1200°С. Вырабатывающийся газ постепенно охлаждается, попадая к источнику потребления или двигателю автомобиля.

Устройство газогенератора

Главным отличием газгенов на твердых материалах является то, что во всех случаях работы агрегата на дровах наблюдается процесс сгорания материала и древесного газа .

Сажа в этом случае не выделяется.

В свою очередь, ДВС может быть установлен на автомобиле, в этом случае газогенератор дает возможность обойтись без обычного бензина, дизельного топлива или газа, решая транспортные проблемы. Обычно это востребовано в местностях, удаленных от заправочных станций, при условии свободного доступа к твердому топливу.

Самодельный газогенератор на дровах, можно использовать в доме и на автомобиле

Газогенератор для дома, подсоединенный к двигателю внутреннего сгорания, может эксплуатироваться в составе установки для выработки электрического тока, необходимого для хозяйственных нужд, для работы различного электрооборудования.

Если речь идет о получении горючего газа для отопления, то рациональнее изготовить твердотопливную пиролизную печь, где он сразу же дожигается в верхней камере сгорания, обеспечивая высокую теплоотдачу установки. Газогенератор отличается от печи (котла) тем, что горючий газ не сжигается, а отбирается для дальнейшего применения.

Принцип работы газогенератора

Для получения горючего газа можно использовать различные виды твердого топлива, включая дрова, отходы деревообработки, древесный уголь. Конструкция установки зависит от вида топлива, в данной статье рассматриваются агрегаты, работающие на дровах.

Чтобы топливо не горело, а тлело с выделением горючих газов, его сжигают в закрытой емкости при температуре от 400 градусов с ограниченной подачей кислорода (не более 1/3 от требуемого для полноценного горения).

Схема работы газогенератора

В процессе тления дров при высоких температурах выделяются :

1. Горючие газы :
   • оксид углерода (угарный газ);
   • метан;
   • водород;
   • различные непредельные углеводороды.
2. Балластные газы :
   • водяные пары;
   • углекислый газ;
   • азот;
   • кислород.

Эту смесь газов важно охладить и очистить, для чего она пропускается через контур охлаждения и систему фильтров, благодаря которым удаляются взвешенные частицы, муравьиная и уксусная кислота, и т.д. Состав получаемой смеси газов практически не зависит от сорта древесины, поэтому можно с одинаковым успехом использовать любые дрова.

Обратите внимание! Эффективность газогенератора на дровах во многом зависит от уровня влажности древесины. При использовании сырого топлива КПД снижается на 10-25% и более, поэтому стандартная конструкция агрегата предусматривает верхний отсек для сушки дров. Кроме того, при тлении сырой древесины образуется деготь, от которого придется очищать систему.

Функционирование газогенератора

Если рассмотреть, как функционирует газогенераторная установка, то можно выделить следующие этапы ее работы :

• топливо в специальном отсеке термически разлагается в условиях дефицита кислорода;
• благодаря сухому вихревому фильтру из полученной смеси газов удаляются летучие частицы;
• смесь газов охлаждается в воздушном теплообменнике (жидкостный вариант используется реже);
• проводится тонкая очистка газов (необходима система фильтров);
• горючий газ смешивается с воздухом, готовая газо-воздушная смесь подается в двигатель внутреннего сгорания.

Самодельный газогенератор можно установить на свой автомобиль или использовать в качестве источника топлива для системы основного или резервного электроснабжения дома.

Самодельный газогенератор

Преимущества и недостатки газогенераторных установок

В список преимуществ агрегатов данного типа можно включить :

• достаточно высокий КПД (75-80%) при условии работы на сухом топливе;
• длительность процесса горения (нет необходимости постоянно подкладывать дрова в топку, на одной закладке установка способна работать около суток);
• топливо сгорает почти полностью, образуя минимум золы и шлаков, то есть, очищать газоход и зольник приходится относительно редко;
• выбросы в атмосферу минимальны, поэтому люди, ратующие за бережное отношение к экологии, призывают использовать дровяные газогенераторы взамен бензина или солярки.

К недостаткам относят :

• энергозависимость агрегата, если в конструкции предусмотрен электрический вентилятор;
• снижение мощности работы установки на 50% приводит к нестабильности горения, из-за чего начинает выделяться деготь, который загрязняет газоход;
• покупка готовой установки экономически не выгодна – если есть цель сэкономить, требуется монтировать газовый генератор, работающий на дровах, самостоятельно из подручных материалов.

Газогенераторы и отопление: основные мифы

О газогенераторных установках тиражируется немало мифов. В-основном, речь идет об их эффективности в составе автономной системы отопления. Рассмотрим популярные высказывания, которые можно встретить в Интернете.

Миф 1 . «КПД газогенератора значительно выше, чем КПД твердотопливного котла, и достигает 95%».

Начнем с того, что данные виды оборудования используются для различных целей :

• газогенераторная установка вырабатывает горючий газ, и ее КПД – это соотношение реально получаемого продукта из определенного объема топлива и теоретически возможного, умноженное на 100%;
• отопительный котел вырабатывает тепловую энергию, и его КПД - это соотношение реально получаемого тепла при сгорании определенного объема топлива и теоретически возможного, умноженное на 100%.

Таким образом, сопоставлять КПД газогенератора и отопительного котла в корне неверно. Кроме того, КПД самодельной газогенераторной установки редко превышает 80%, поэтому цифры в 90-95% можно считать мифом.

Сравнивать можно КПД пиролизного и обычного твердотопливного котла – в этом случае преимущество на стороне пиролизного, поскольку сжигание горючих газов во вторичной камере сгорания заметно повышает эффективность использования топлива.

Миф 2 . «Газогенераторная установка успешно работает на сырых дровах».

Функционировать агрегат способен даже при использовании сырых дров, но его производительность при этом резко падает, поскольку значительная часть тепловой энергии тратится на испарение влаги, содержащейся в дровах. Снижение температуры в камере сгорания приводит к замедлению пиролиза, и негативно сказывается на реальной мощности установки.

Миф 3 . «Газогенератор выгоднее использовать для отопления дома, нежели твердотопливный котел».

Конструкция газогенераторной установки сложнее, чем твердотопливного котла, в том числе пиролизного, кроме того, она занимает больше места, поскольку в ее состав входит контур охлаждения. Монтировать более сложный и дорогостоящий агрегат для того, чтобы сжигать полученный горючий газ, нет никакого смысла.

Пример самодельного газогенератора, установленного в багажнике автомобиля

Таким образом, газогенератор своими руками изготавливают в двух случаях – для установки на автомобиль и при необходимости иметь под рукой источник энергоносителя (горючего газа), тепловую энергию которого можно преобразовать в электрический ток.

Устройство и изготовление газогенератора

Рассмотрим подробнее устройство газогенератора. Помимо корпуса, внутри которого располагается основная часть элементов, конструкция включает :

• бункер (камера для загрузки топлива);
• камеру сгорания (именно там происходит процесс тления древесины при высоких температурах и с минимальной подачей воздуха);
• горловину камеры сгорания (здесь происходит крекинг смол);
• воздухораспределительную коробку, оснащенную обратным клапаном;
• фурмы (калибровочные отверстия, за счет которых распределительная коробка сообщается со средней частью камеры сгорания);
• колосниковую решетку (служит опорой для тлеющего топлива);
• загрузочные люки, оборудованные герметичными крышками (люки в верхней части требуются для загрузки топлива, в нижней – для очистки агрегата от накопившейся золы);
• отводящий патрубок (по нему выходит горючий газ и попадает в приваренную трубу газопровода);
• воздушный охладитель (в виде змеевика);
• фильтры для очистки смеси газов от ненужных примесей.

Схема газогенератора может включать систему сушки топлива. Чтобы пиролиз шел эффективно, дрова должны быть сухими. Если часть газопровода будет проходить по кольцу вокруг камеры загрузки топлива (в промежутке между стенками этой камеры и корпуса), сырые дрова успеют подсохнуть до попадания в камеру сгорания. Это заметно увеличит КПД установки.

Корпус газогенератора из металлической бочки, сверху которой уголками и болтами крепится труба на уплотнитель, а изнутри на болтах крепится пропановый баллон

Перед тем, как сделать газогенератор, необходимо найти информацию о подходящей модели устройства и подробные чертежи с указанием размеров всех элементов.

Особое внимание уделяется выбору материалов для каждого из элементов конструкции. Газогенератор может иметь прямоугольную или цилиндрическую форму – корпус обычно сваривают из листового металла или используют металлическую бочку. Днище и крышка должны быть выполнены из стального листа толщиной от 5 мм.

Бункер, который крепится болтами внутри корпуса, должен быть выполнен из низкоуглеродистой стали. Камера сгорания – из жаропрочной стали, можно использовать пустой баллон из-под сжиженного пропана.

Газовый баллон устанавливается внутрь бочки и крептся болтами к её верху

Обратите внимание! Собираясь разрезать пустой газовый баллон, сначала наполните его доверху водой – это исключит риск взрыва паров газа при попадании искры.

Крышку бункера следует оборудовать надежным уплотнителем из жаропрочного материала (асбестовый шнур с графитовой смазкой). Между горловиной камеры сгорания и корпусом прокладывают огнеупорный изолятор (асбестовый шнур или аналогичный по свойствам материал). Металлическую решетку колосников удобнее сделать съемной, из арматурных прутьев, чтобы было удобнее очищать камеру сгорания.

На болты крептся труба сверху бочки

Воздухораспределительная коробка с обратным клапаном на выходе устанавливается вне корпуса, перед ней можно смонтировать вентилятор, нагнетающий воздух, для повышения КПД агрегата при работе на свежесрубленных дровах.

Нагнетающий вентилятор, помогающий повысить КПД

В качестве змеевика воздушного охлаждения некоторые умельцы приспосабливают стальной или биметаллический радиатор. Смеситель, проходя через который очищенный горючий газ смешивается с воздухом, оснащается вентилятором.

Выбирая материалы для стационарной установки, предназначенной для выработки электроэнергии для домашних нужд, упор делается на надежность и доступность. Если требуется изготовить газогенератор для автомобиля, предпочтение стоит отдать нержавеющей стали – это сделает агрегат более легким и компактным. Но использование нержавейки заметно удорожает конструкцию.

Вывод

Компактный газовый генератор на дровах пригоден для установки на грузовом или легковом автомобиле. Агрегат для локальной электростанции можно установить в подвале дома, в хозяйственной постройке или при необходимости устанавливать на улице либо под навесом (когда требуется обеспечить электроэнергией какое-либо стационарное электрооборудование).

Принципиальный вопрос – правильная работа газового генератора. Чтобы агрегат функционировал с высоким КПД, необходимо тщательно отрегулировать уровень подачи воздуха (с учетом влажности топлива), интенсивность отвода газов и т.д. Изготавливать газогенератор желательно по профессиональным чертежам, с соблюдением всех размеров и пропорций.