Газогенератор — аппарат для выработки газа из угля, дров, отходов деревообработки и других материалов. Генерируемое горючее способно заменить традиционное углеводородное топливо — природный газ для отопления жилья и бензин для автомобиля.
Основная идея использования такого агрегата — экономия на топливных расходах. Постоянное удорожание бензина, пропана и метана заставляет домашних умельцев подыскивать альтернативные способы получения топлива.
Чтобы сделать газогенератор своими руками, необходимо понять его устройство и принцип работы.
Мы объясним, как происходит преобразование твердого топлива в горючий газ, обозначим конструктивные особенности агрегата и приведем примеры самостоятельной сборки простых приборов. Для лучшего усвоения информации, мы дополнили статью наглядными схемами, фотографиями и видео-роликами.
Газогенератор: устройство и принцип работы
Газогенератором называется устройство, преобразующее жидкое либо твердое горючее в газообразное состояние для дальнейшего сжигания его с целью получения тепла.
Варианты топлива для генерирующей установки
Работающие на мазуте или отработке агрегаты имеют более сложную конструкцию, нежели модели, использующие различные виды угля или дрова.
Поэтому чаще всего встречаются именно твердотопливные генераторы газа — благо, топлива для них доступно и дешево.
В качестве твердого топлива в газовом генераторе используют:
- древесный, бурый и каменный уголь;
- топливные пеллеты из древесных отходов;
- солому, опилки и дрова;
- торфяные брикеты, кокс;
- лузгу семечек.
Особо бережливые хозяева собственноручно заготавливают брикеты из опилок.
Генерация газа возможна из всех этих видов горючего. Выделение энергии зависит от теплотворности разных типов топлива.
Причем тепла от сжигания сырья в газогенераторе получается больше, нежели от использования твердого топлива в котлах. Если КПД обычного дровяного котла варьируется в пределах 60–70%, то у газогенераторного комплекса показатель достигает 95%.
Но здесь надо учесть один нюанс. Котел сжигает топливо для нагрева воды, а генератор газа только производит горючее. Без нагревателя, печки или ДВС толку от самодельного газогенератора будет ноль.
Получаемый газ сразу должен использоваться — накапливать его в какой-либо емкости экономически невыгодно. Для этого придется монтировать дополнительное оборудование, зависящее от электропитания.
Что происходит внутри газогенератора
В основе работы генератора газа лежит пиролиз твердого топлива, происходящий при высоких температурах и низком содержании кислорода в топке. Внутри газогенерирующего устройства одновременно протекает несколько химических реакций.
Технологически процесс генерации горючего газа делится на три последовательно совершающихся этапа:
- Термическое разложение топлива. Процесс протекает в условиях дефицита кислорода, которого в реактор подается всего треть от необходимого для обычного горения.
- Очистка полученного газа. В циклоне (сухом вихревом фильтре) осуществляется фильтрация газового облака от летучих частиц золы.
- Охлаждение. Полученная газовая смесь охлаждается и подвергается дополнительной очистки от примесей.
Фактически, в блоке как такового газогенератора происходит именно первый процесс – пиролиз. Все остальное — это подготовка газовой смеси для дальнейшего сжигания.
На выходе из газогенерирующей установки получается горючая смесь из оксида углерода, водорода, метана и иных углеводородов.
Также, в зависимости от используемого при пиролизе топлива, к ним прибавляются в различных количествах вода в виде пара, кислород, углекислый газ и азот. По описанному принципу функционируют и пиролизные котлы отопления, демонстрирующие высокий КПД.
Особенности работы различных преобразователей
Газогенераторы по устройству и технологии внутренних процессов бывают:
- прямыми;
- обращенными;
- горизонтальными.
Различаются они точками подачи воздуха и выхода сгенерированного газа.
Прямой процесс протекает при нагнетании воздушной массы снизу и выходом горючей смеси вверху конструкции.
Обращенный вариант подразумевает подачу кислорода напрямую в зону окисления. При этом она в газогенерирующем устройстве является самой горячей.
Самостоятельно сделать в нее впрыск достаточно сложно, поэтому такой принцип работы применяется только в промышленных установках.
В горизонтальном газогенераторе выходной патрубок с газом расположен сразу над колосником в зоне совмещения реакций окисления и восстановления. Эта конструкция самая простая в самостоятельном исполнении.
Достоинства и недостатки газовых генераторов
Обойдется бытовой газогенератор заводского изготовления в 1,5–2 раза дороже обычного твердотопливного котла. Стоит ли тратиться на эту «чудо-технику»?
Среди плюсов использования газовых генераторов числится:
- полное прогорание топлива, загруженного в топку, и минимальный объем золы;
- сравнительно высокий КПД при совместной работе с ДВС либо газовым котлом;
- широкий выбор твердого топлива;
- простота эксплуатации и отсутствие необходимости непрерывно следить за работой агрегата;
- временной интервал между перезагрузками топки — до суток на дровах и до недели на угле;
- возможность использования непросушенной древесины — влажное сырье можно применять только в некоторых моделях газогенераторов;
- экологичность устройства – выхлопной трубы у этого устройства нет, весь сгенерированный газ прямым потоком идет в камеру сгорания двигателя или котла.
При использовании влажных дров генератор работать будет, но выработка газа при этом сократится на 20–25%. Падение производительности происходит из-за испарения естественной влаги из древесины.
Это приводит к понижению температуры в топке, что замедляет процесс пиролиза. Лучше всего поленья перед загрузкой в пиролизную камеру тщательно просушивать. Промышленные устройства полностью автоматизированы, подача топлива в них производится шнеком из рядом расположенного контейнера.
Сделанный своими руками газогенератор не радует подобной автономностью, но и он достаточно прост в эксплуатации. Надо лишь время от времени загружать его топливом под завязку.
Недостатков у газогенератора меньше, но они есть:
- слабая регулируемость объемов генерируемого газа – при снижении температуры в топке пиролиз прекращается и вместо горючей газовой смеси на выходе образуется месиво из смол;
- громоздкость установки – даже самодельный газогенератор средней мощности в 10–15 кВт занимает достаточно большое пространство;
- длительность растопки – прежде чем реактор произведет первый газ пройдет 20–30 минут.
После “разогрева” генератор стабильно выдает определенный объем газовой смеси, которую необходимо сжигать либо выбрасывать в воздух. Чтобы сделать этот агрегат своими руками потребуются прочные газовые баллоны или толстая сталь, а это немалые деньги. Но все это окупается экономичностью генератора и дешевизной исходного топлива.
Часть моделей газогенераторов оснащается вентилятором надува воздуха, а другие нет. Первый вариант позволяет повысить мощность установки, но привязывает ее электросети. Если нужен небольшой генератор для готовки еды на природе, то можно обойтись компактным без воздушного нагнетателя агрегатом.
Большинство самостоятельно сделанных газогенерирующих установок работает за счет естественной тяги.
Для обогрева частного дома нужна будет уже более мощное и энергозависимое устройство. Однако в этом случае стоит позаботиться о резервном электрогенераторе, чтобы в одночасье при аварии на сети не остаться как без электроснабжения, так и без отопления.
Рабочие узлы самодельного агрегата
Чтобы разобраться, как можно сделать твердотопливный газогенератор своими руками, необходимо четко себе представлять его конструкцию. У каждого из элементов свое предназначение, даже отсутствие одного из них недопустимо.
Внутри корпуса самодельного газового генератора должен присутствовать:
- бункер для твердого топлива вверху агрегата;
- камера пиролиза, где происходит процесс тления;
- воздухораспределительное устройство с обратным клапаном;
- колосники с зольником;
- выводной патрубок для производимого газа;
- фильтры очистки.
В самодельном генераторе на дровах образуется достаточно высокая температура, поэтому к каждому его элементу предъявляются жесткие требования. Для корпуса используется прочная листовая сталь, а все детали внутрь подбираются максимально жаропрочные.
Чтобы обеспечить герметичность люка загрузки топлива в закрытом состоянии, крышке понадобится уплотнитель. Самый дешевый материал для этого – асбест. Однако он не отличается безвредностью для здоровья людей, лучше подыскать в магазине специальные жаропрочные прокладки на основе силиконов или силикатов.
Корпус может быть как цилиндрической формы, так и прямоугольной. Нередко для упрощения работ берется пара баллонов для природного газа или железных бочек. Один из колосников внизу топки приваривают “намертво”, а второй встраивают таким образом, чтобы его можно было пошевелить. Это необходимо для очистки их от шлака и золы.
Воздухораспределительный узел находится снаружи корпуса. Он обеспечивает поступление в топку необходимых объемов кислорода, но при этом благодаря обратному клапану не выпускает из нее горючие газы.
Технологии изготовления газогенератора
Самостоятельно сделать газогенерирующую установку можно несколькими способами. Выбор здесь зависит от наличия материалов и дальнейшего использования получаемого газа.
Вариант #1: Пример сооружения аппарата на угле
Рассмотрим пример изготовления полезной самоделки из металлического ведра с крышкой. Сначала подготовим агрегат, который будет перерабатывать полученный из установки газ в электроэнергию.
После подготовки потребителя к предстоящей эксплуатации можно заняться сооружением непосредственно газогенератора.
Патрубок, отводящий газ из установки, необходимо снабдить фильтром, т.к. в процессе сгорания уголь выделяет много мелкой взвеси и пыли.
Завершив процесс сооружения самодельного газогенератора, надо проверить его на работоспособность.
Вариант #2: Газогенератор из двухсотлитровых бочек
Для бочкового самодельного газогенератора потребуется пара емкостей в 200 л. Одну из них вставляют в другую на две трети.
Образованное внизу пространство, будет использоваться в качестве камеры сгорания, а верхняя часть идеально подойдет под бункер для дров или пеллет.
Сбоку, на уровне секции пиролиза, вваривают трубу сечением в 50 мм для нагнетания воздуха, а ближе к крышке – газоотводящий патрубок. В дне внутренней бочки вырезают отверстие для поступления топлива в камеру сгорания, а к днищу внешней приделывают дверцу поддувала.
Остается только сделать фильтры очистки газовой смеси перед передачей ее в водогрейный котел. Для этого понадобятся использованные огнетушители или отрезки трубы аналогичного размера.
Сверху их наглухо закрывают, а снизу приваривают конусную насадку, на конце которой имеется штуцер для удаления золы. Затем сбоку врезают патрубок для подачи газовой смеси на очистку, а в крышку – отвод для уже отфильтрованного газа.
Далее, для понижения температуры горючего газа делают радиатор охлаждения из нескольких труб диаметром в 10 см. Между собой их соединяют небольшими патрубками.
Для окончательного очищения газа устанавливают еще один фильтр с керамзитом, небольшими шайбами из металла или опилками внутри. Применять последний материал допустимо только при условии, что поступающий газ уже охладился, иначе дело может дойти до пожара.
Из газового баллона получится сделать «буржуйку». Инструкция по созданию примитивной печи приведена в этой статье.
Вариант #3: Самодельная модель для ДВС
Для машины или мотоцикла самодельный газогенератор делают по аналогичной схеме. Только здесь придется уменьшить размеры установки до минимума. Возить с собой тяжелый агрегат накладно, да и выглядит это не очень эстетично.
Чтобы облегчить себе работу, для автомобильной версии генератора лучше всего взять баллоны из-под бытового газа. Главное — перед сваркой убедиться, что и намека на присутствие в емкости пропана уже нет, иначе может произойти небольшой взрыв. Для этого необходимо открутить баллонный клапан и заполнить емкость под завязку водой.
Изначально автомобильный газогенератор производит слишком горячие газы. Их в обязательном порядке необходимо охлаждать. Иначе при контакте с раскаленными частями двигателя они могут самопроизвольно воспламениться. Кроме того, разогретое газообразное горючее имеет малую плотность, из-за чего его поджечь в цилиндрах будет попросту проблематично.
Газогенератор самодельного исполнения для автомобиля можно смонтировать в багажнике либо на прицепе.
Второй способ предпочтительней благодаря:
- простоте ремонта;
- возможности оставить газогенерирующий агрегат в гараже;
- наличию свободного места в багажнике;
- возможности использования установки для иных нужд помимо подачи топлива в ДВС.
Не стоит опасаться дорожных ухабов. При подпрыгивании на кочках твердое топливо в камере сгорания будет встряхиваться, что только поспособствуют его лучшему перемешиванию и горению.
Нюансы работы и эксплуатации газогенераторов
Важно помнить, что вырабатываемый установкой газ, не имеет запаха и ядовит. Если при сваривании своими руками металлических деталей газогенератора будут допущены ошибки, то беды не избежать.
Для естественного притока воздуха в камере сгорания можно насверлить по окружности корпуса отверстий в 5 мм. Все монтажные работы и проверку работоспособности следует производить в хорошо проветриваемой мастерской либо на улице.
После возгорания заслонку прикрывают, чтобы ограничить поступление кислорода в камеру горения. Чтобы генерирующая газ самоделка работала исправно, следует грамотно отрегулировать отвод получаемой газовой смеси и подачу кислорода.
Прежде чем начинать мастерить газогенератор следует произвести инженерные расчеты, в которых надо учесть площадь сгорания и тип топлива, а также требуемую выходную мощность и предполагаемый режим работы.
Выводы и полезное видео по теме
Как использовать газогенератор, перерабатывающий древесный уголь, в качестве поставщика топлива для малолитражного автомобиля:
Простой газогенератор из пропановых баллонов:
Устройство дровяного генератора газа:
Вышеприведенными способы подходят для самостоятельного изготовления эффективного газогенератора. Но моделей этого устройства существует гораздо больше. Одни из них сделать проще, другие сложнее.
Главное при сборке агрегата уделить максимум внимания качеству сварных швов, иначе могут произойти утечки газа и взрыв. Если все выполнено правильно, то газогенератор исправно прослужит 10–15 лет. А потом металл корпуса начнет прогорать, и придется все делать заново.
У вас есть практические навыки сборки или опыт использования самодельного газогенератора? Пожалуйста, делитесь накопленными знаниями и задавайте вопросы по теме статьи в комментариях ниже.