Как сделать древесный газогенератор своими руками: самоделки на дровах и опилках. Газогенераторы на дровах – пошаговая инструкция по изготовлению Как самому сделать небольшой газогенератор

Природный газ – это самый дешевый источник энергии для системы отопления. Но в наши дни газ стоит не так уж и дешево. Поэтому многие домовладельцы предпочитают использовать в системах отопления альтернативные газогенераторы, работающие на дровах или опилках.

И в данной статье мы рассмотрим процесс создания такого газогенератора. Изучив этот материал, вы сможете собрать дровяной газогенератор своими руками и воспользоваться всеми преимуществами альтернативного способа отопления.

Горючий газ можно добыть не только из скважины. Например, если нагреть дрова до 1100 градусов Цельсия, ограничивая доступ кислорода в зону окисления топлива, то процесс горения перейдет в стадию термического разложения – пиролиза. Итогом пиролиза будет преобразование целлюлозы в низкомолекулярные олефины – горючие газы этилен и пропилен.

Причем КПД «пиролизного» котла в 1,5-2 раза выше, чем у обычного твердотопливного «нагревателя» . Ведь выделяемые в процессе пиролиза низкомолекулярные олефины выделяют в процессе горения намного больше энергии, чем сгорающая целлюлоза.

В итоге, генератор на опилках, дровах, жмыхе или любом другом источнике целлюлозы функционирует по следующей схеме:

• В первичной камере сгорания, в результате классического пиролиза, целлюлоза переходит в низкомолекулярные олефины.
• На следующем этапе полученные в результате пиролиза олефины проходят сквозь ряд фильтров, очищающих горючие газы от примесей – уксусной и муравьиной кислоты, сажи, золы и так далее.
• После фильтрации газы нужно охладить, поскольку разогретое топливо отдает меньше энергии на финальной стадии окисления.
• Далее охлажденные газы переходят во вторичную камеру сгорания, где происходит окончательное окисление (горение) сопровождаемое выделением энергии, поглощаемой стенками (корпусом) котла. Причем во вторичную камеру сгорания газов закачивается отдельная порция воздуха, поскольку первичная камера функционирует в условиях ограниченного поступления кислорода.

Разогретые стенки котла можно соединить с водяной «рубашкой», превратив газогенератор в обычный водонагревательный котел, или использовать в качестве нагревательного элемента воздушного конвектора.

Почему это выгодно?

Построив древесный газогенератор своими руками, вы сможете рассчитывать на следующие выгоды:

• Уменьшенный расход топлива. Ведь КПД котла с газогенератором равно 90-95 процентам, а у твердотопливного котла – всего 50-60 процентов. То есть, на обогрев одного и того же помещения газогенератор потратит не более 60 процентов топлива, расходуемого обычным твердотопливным котлом.
• Продолжительный процесс горения. Пиролиз дров происходит за 20-25 часов, а процесс термического разложения древесного угля заканчивается за 5-8 суток. Следовательно, загрузку дров в котел можно проводить всего раз в сутки . А если вы пользуетесь древесным углем, то «зарядка» котла осуществляется раз в неделю!
• Возможность использовать в качестве топлива любой источник целлюлозы – от жмыха и соломы, до живой древесины с влажностью около 50 процентов. То есть о «сухости» дров можно уже не заботиться. Причем в топку некоторых моделей газогенераторных котлов можно отгружать даже метровые поленья, без предварительного измельчения (колки).
• Отсутствие потребности в чистке и дымохода, и поддувала. Пиролиз утилизирует топливо практически без остатка, а продукт окисления олефинов – это обычный водяной пар.

Кроме того, необходимо отметить и возможность полностью автоматизировать процесс работы котла.

Разумеется, полностью автоматический газогенератор своими руками вам не создать, но промышленные модели могут работать неделями, потребляя топливо из бункера и управляя процессом разогрева теплоносителя без участия оператора.

К отрицательной стороне практики использования газогенераторов на дровах относятся следующие факты:

• Такой котел стоит очень дорого. Цена самого дешевого варианта «пиролизного» котла в два раза выше стоимости твердотопливного аналога. Поэтому самые рачительные хозяева предпочитают строить газогенератор на дровах своими руками.
• Такой котел работает на электричестве, расходуемом на энергообеспечение систем надува воздуха в камеры сгорания. То есть, если нет электричества – нет и тепла. А обычная печь будет «работать» где угодно.
• Котел генерирует стабильно высокую мощность. Причем снижение интенсивности нагрева спровоцирует сбой в работе всей системы – вместо горючих олефинов во вторичную камеру пойдет обычный деготь.

Но все недостатки «окупаются» обилием положительных характеристик и экономичной работой нагревательного прибора. Поэтому приобретение газогенератора, а тем более самостоятельное строительство такого «отопительного прибора» – это очень выгодное дело. И ниже по тексту мы опишем процесс создания дровяного газогенератора.

Как сделать газогенератор своими руками?

Перед сборкой газогенератора и трансформацией данного прибора в отопительный котел нам нужно заготовить узлы и детали, из которых и будет собираться этот агрегат.

Причем классическое устройство газогенератора на дровах предполагает использование в процессе сборки следующих комплектующих:

• Во-первых, корпуса – основы будущего агрегата, во внутренней части этого узла будут установлены все составные элементы котла. Корпус собирается из уголков и листовой стали, предварительно раскроенных и нарезанных по шаблонам и чертежам.
• Во-вторых, бункера – емкости для хранения топлива (дров, древесного угля, паллет и так далее). Бункер собирается из листового проката и крепится в корпусе. Причем под этот узел можно выделить часть внутреннего пространства корпуса, разграничив ее с помощью металлических плит из низкоуглеродистой стали.
• В-третьих, камеры сгорания – ее размещают в нижней части бункера. Ведь основная задача этого узла – это генерирование высокой температуры, поэтому камеру изготавливают из жаропрочной стали. А крышку бункера – герметизируют, препятствуя несанкционированному насыщению камеры сгорания кислородом.
• В-четвертых, горловины камеры сгорания – особого участка, где реализуется крекинг смол. Эту деталь камеры отделяют от корпуса с помощью асбестовых прокладок.
• В-пятых, коробки воздухораспределителя – особого узла, размещаемого вне корпуса. Причем врезка штуцера воздухораспределителя в корпус осуществляется посредством обратного клапана. Этот узел обеспечивает приток кислорода в камеру сгорания олефинов, препятствуя выходу горючих газов из камеры сгорания.
• В-шестых, комплекта фильтров и патрубка, соединяющего горловину камеры сгорания дров с камерой сгорания олефинов.

Кроме того, нам понадобится колосниковая решетка – она нужна для отделения углей в камере сгорания, лучки и дверцы – они обеспечивают доступ в полости корпуса, в том числе и в бункер или камеру сгорания.

Подготовив все указанные элементы, мы можем приступать к сборке газового генератора, осуществляемой по следующему плану:

• Вначале собирают корпус.
• Затем в корпусе обустраивают бункер с камерой сгорания, дополняя конструкцию колосниками и приточным каналом (поддувалом).
• Горловину камеры сгорания дров соединяют патрубком с камерой горения олефинов. Причем в патрубок можно вывести на систему охлаждения газов, монтируемую за пределами корпуса.
• В верхней части корпуса собирают коробку воздухораспределителя, предварительно подготовив ввод в камеру сгорания олефинов с помощью обратного клапана.
• Далее на петли монтируют дверцу в бункер и лючки в камеры сгорания (и дров и олефинов).

Собранный таким образом котел оборудуют воздушными компрессорами (воздухораспределитель и приточный канал в камеру сгорания дров) и вытяжной трубой (дымоходом). Ну а в самом конце на корпус котла, желательно в зоне вторичной камеры сгорания, монтируют водяную рубашку с приточным и выпускным штуцером, в которой будет циркулировать теплоноситель. Причем рубашку можно разместить в двойных стенках корпуса или камеры сгорания олефинов.

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.

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.

Оговоримся сразу: если автомобиль ездит на дровах, это не значит, что он - паровоз без рельсов. Низкий КПД паровой машины с ее отдельной топкой, котлом и цилиндрами двойного-тройного расширения оставил паровые автомобили в числе забытой экзотики. А сегодня мы поговорим о "дровяном" транспорте с привычными нам ДВС, моторами, сжигающими топливо внутри себя.

Разумеется, затолкать дрова (или нечто подобное) в карбюратор вместо бензина пока еще никому не удавалось, а вот идея прямо на борту авто получать из древесины горючий газ и подавать его в цилиндры как топливо прижилась на долгие годы. Речь идет о газогенераторных автомобилях, машинах, чей классический ДВС работает на генераторном газе, который получают из древесины, органических брикетов, или угля. От привычного жидкого топлива, кстати, такие машины тоже не отказываются - они способны работать и на бензине.

Святая простота

Генераторный газ - это смесь газов, состоящая в основном из окиси углерода СО и водорода Н2. Получить такой газ можно, сжигая размещенную толстым слоем древесину в условиях ограниченного количества воздуха. На этом несложном принципе работает и автомобильный газогенератор, простой по сути агрегат, но громоздкий и конструктивно осложненный дополнительными системами.

Также, помимо собственно производства генераторного газа, автомобильная газогенераторная установка охлаждает его, очищает и смешивает с воздухом. Соответственно, конструктивно классическая установка включает в себя сам газогенератор, фильтры грубой и тонкой очистки, охладители, электровентилятор для ускорения процесса розжига и трубопроводы.

НПЗ вожу с собой

Простейший газогенератор имеет вид вертикального цилиндра, в который почти доверху загружается топливо - дрова, уголь, торф, прессованные пеллеты и т.п. Зона горения расположена внизу, именно здесь, в нижнем слое горящего топлива создается высокая температура (до 1 500 градусов по Цельсию), необходимая для выделения из более верхних слоев будущих компонентов топливной смеси - окиси углерода СО и водорода Н2. Далее горячая смесь этих газов поступает в охладитель, который снижает температуру, повышая таким образом удельную калорийность газа. Этот довольно крупный узел обычно приходилось помещать под кузовом машины. Расположенный следом по ходу газа фильтр-очиститель избавляет будущую топливную смесь от примесей и золы. Далее газ направляется в смеситель, где соединяется с воздухом, и окончательно приготовленная смесь направляется в камеру сгорания двигателя автомобиля.

Схема автомобиля ЗИС-21 с газогенератором

Как видите, система производства топлива прямо на борту грузовика или легковушки занимала довольно много места и немало весила. Но игра стоила свеч. Благодаря собственному - и к тому же дармовому - топливу свой автономный транспорт могли себе позволить предприятия, расположенные за сотни и тысячи километров от баз снабжения ГСМ. Это достоинство долго не могло затмить все недостатки газогенераторных автомобилей, а их было немало:

Существенное сокращение пробега на одной заправке;
- снижение грузоподъемности автомобиля на 150-400 кг;
- уменьшение полезного объема кузова;
- хлопотный процесс "дозаправки" газового генератора;
- дополнительный комплекс регламентных сервисных работ;
- запуск генератора занимает от 10-15 минут;
- существенное снижение мощности двигателя.

ЗиС 150УМ, опытная модель с газогенераторной установкой НАМИ 015УМ

В тайге заправок нет

Древесина всегда являлась основным топливом для газогенераторных автомобилей. В первую очередь, конечно, там, где дров в избытке, - на лесозаготовках, в мебельном и строительном производстве. Традиционные технологии лесопереработки при промышленном использовании древесины в эпоху расцвета "газгенов" около 30% от массы леса отпускали в отходы. Их и использовали как автомобильное топливо. Интересно, что правилами эксплуатации отечественных "газгенов" строжайше запрещалось использование деловой древесины, так как и отходов лесной промышленности было с избытком. Для газогенераторов годились как мягкие, так и твердые породы дерева.

Единственное требование - отсутствие на чурках гнили. Как показали многочисленные исследования, проведенные в 30-е годы в Научном автотракторном институте СССР, лучше всего в качестве топлива подходят дуб, бук, ясень и береза. Чурки, которыми заправлялись котлы газогенераторов, чаще всего имели прямоугольную форму со стороной 5-6 сантиметров. Сельскохозяйственные отходы (солома, лузга, опилки, кора, шишки и пр.) прессовали в специальные брикеты и также "заправляли" ими газогенераторы.

Главным недостатком "газгенов", как мы уже говорили, можно считать малый пробег на одной заправке. Так, одной загрузки древесными чурками советским грузовикам (см. ниже) хватало не более чем на 80-85 км пробега. Учитывая, что "заправляться" руководство по эксплуатации рекомендует при опустошении бака на 50-60%, то и вовсе пробег между заправками сокращается до 40-50 км. Во-вторых, сама установка, вырабатывающая генераторный газ, весит несколько сотен килограммов. К тому же двигатели, работающие на таком газе, выдают на 30-35% меньше мощности, чем их бензиновые аналоги.

Доработка автомобилей под дрова

Для работы на генератором газе автомобили приходилось приспосабливать, но изменения не были серьезными и порой были доступны даже вне заводских условий. Во-первых, в моторах повышали степень сжатия, чтобы не так существенна была потеря мощности. В некоторых случаях для улучшения наполнения цилиндров двигателя применялся даже турбонаддув. На многие "газифицированные" авто устанавливался генератор электрооборудования с повышенной отдачей, поскольку для вдувания воздуха в топку использовался достаточно мощный электровентилятор.

ЗИС-13

Для сохранения тяговых характеристик, в особенности это касалось грузовиков, при снизившейся мощности двигателя передаточные числа трансмиссии делали более высокими. Скорость движения падала, но для автомобилей, использующихся в лесной глуши и прочих пустынных и отдаленных районах это не имело решающего значения. Чтобы компенсировать изменившуюся из-за тяжелого газогенератора развесовку, в некоторых машинах усиливали подвеску.

Помимо того, из-за громоздкости "газового" оборудования отчасти приходилось перекомпоновывать автомобиль: менять, сдвигать грузовую платформу или урезать кабину грузовика, отказываться от багажника, переносить выхлопную систему.

Золотая эра "газгена" в СССР и за границей

Эра расцвета газогенераторных автомобилей пришлась на 30-40-е года прошлого века. Одновременно в нескольких странах с большими потребностями в автомобилях и малыми разведанными запасами нефти (СССР, Германия, Швеция) инженеры крупных предприятий и научных институтов взялись за разработку автотранспорта на дровах. Советские специалисты больше преуспели в создании грузовых автомобилей.

ГАЗ-42

С 1935 года и до самого начала Великой Отечественной войны на разных предприятиях Министерства лесной промышленности и ГУЛАГа (Главное Управление ЛАГерей, увы, реалии той поры) "полуторки" ГАЗ-АА и "трехтонки" ЗИС-5, а также автобусы на их базе переделывались для работы на дровах. Также отдельными партиями газогенераторные версии грузовиков производились самими заводами-изготовителями машин. Например, советские автоисторики приводят цифру 33 840 - столько было выпущено газогенераторных "полуторок" ГАЗ-42. Газогенераторных ЗИСов моделей ЗИС-13 и ЗИС-21 в Москве выпущено более 16 тыс. единиц.

ЗИС-21

За довоенное время советскими инженерами было создано более 300 различных вариантов газогенераторных установок, из которых 10 дошли до серийного производства. Во время войны серийными заводами были подготовлены чертежи упрощенных установок, которые могли изготавливаться на местах в автомастерских без применения сложного оборудования. По воспоминаниям жителей северных и северо-восточных регионов СССР, грузовики на дровах можно было встретить в глубинке вплоть до 70-х годов ХХ века.

В Германии во время Второй Мировой войны наблюдался острый дефицит бензина. КБ двух компаний (Volkswagen и Mercedes-Benz) получили задание разработать газогенераторные версии своих популярных компактных машин. Обе фирмы в довольно сжатые сроки справились с поставленной задачей. На конвейер встали Volkswagen Beetle и Mercedes-Benz 230. Интересно, что у серийных авто дополнительное оборудование даже не выступало за стандартные габариты "легковушек". В Volkswagen пошли еще дальше и создали опытный образец "дровяного" армейского Volkswagen Тур 82 ("кюбельваген").

Volkswagen Тур 82

Дровяные машины сегодня

К счастью, главное достоинство газогенераторных автомобилей - независимость от сети АЗС, сегодня стало малоактуальным. Однако в свете современных экологических веяний на первый план вышло другое достоинство автомобилей на дровах - работа на возобновляемом топливе без какой-либо его химической подготовки, без дополнительной траты энергии на производство топлива. Как показывают теоретические расчеты и практические испытания, мотор на дровах меньше вредит атмосфере своими выбросами, чем аналогичных двигатель, но уже работающий на бензине или солярке. Содержание выхлопных газов очень схоже с выбросами ДВС, работающих на природном газе.

И тем не менее тема с автомобилями на дровах утратила свою былую популярность. Забыть о газогенераторах не дают в основном инженеры-энтузиасты, которые ради экономии на топливе или в качестве эксперимента переоборудуют свои личные машины для работы на генераторном газе. На постсоветском пространстве есть удачные примеры "газгенов" на базе легковушек АЗЛК-2141 и ГАЗ-24, грузовика ГАЗ-52, микроавтобуса РАФ-2203 и пр. По словам конструкторов, их творения могут проезжать на одной заправке до 120 км со скоростью 80-90 км/ч.

Газогенераторная установка ГАЗ-52

Единственная на сегодняшний день страна, в которой массово используются автомобили на дровах, - это Северная Корея. В связи с тотальной мировой изоляцией там наблюдается определенный дефицит жидкого топлива. И дрова снова приходят на выручку тем, кто оказался в нелегком положении.

Занимаясь поисками альтернативного источника энергии, люди обратили внимание на газ, производимый при сжигании отходов древесины. Чтобы появилась возможность для его использования, были разработаны специальные установки - газогенераторы. Образование газа в них происходит за счет сжигания различных видов твердого топлива:

• дров;
• древесного угля;
• опилок.

Также эти агрегаты могут работать и на других видах отходов древесины. Полученный газ может иметь и различное применение, но вне зависимости от типа установки в основу её работы положен принцип газогенератора. Какое устройство имеет газогенератор, какие процессы происходят во время его работы - об этом пойдет речь в этой статье.

Устройство газогенератора, работающего на дровах

Большинство современных моделей газогенераторов изготавливаются из листовой стали . Если говорить о самой распространенной форме корпуса этих установок, то это цилиндрическая. Отметим, что газогенератор может иметь и прямоугольный корпус. Ножки и днище привариваются к нижней части корпуса. Они обеспечивают устойчивость агрегата в процессе использования.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Типы газогенераторов

В настоящий момент различают три типа этих установок:

• прямого процесса газогенерации;
• обратного;
• горизонтального.

Газогенераторы прямого процесса

Главной особенностью этого оборудования является то, что они могут работать на таких видах топлива, как полукокс и антрацит . Это топливо является небитуминозным. В плане конструкции агрегаты этого типа отличаются тем, что поступление воздуха в колосниковую решетку происходит с нижней части, а в верхней части осуществляется забор газа. Также необходимо отметить, что влага из топлива в таких установках не попадает в зону горения, поэтому она подводится туда специально. Мощность установки повышается при обогащении производимого газа водородом из воды.

Газогенераторы обратного процесса

Эти аппараты могут использовать в качестве топлива:

• дрова;
• древесный уголь;
• отходы деревообработки.

У них тоже имеются свои отличия конструкции . Одним из главных является то, что в среднюю часть установки зону горения попадает воздух. Ниже этой зоны осуществляется забор газа. В большинстве таких установок отобранный газ используется для задач обогрева находящегося в бункере топлива.

Газогенераторы горизонтального процесса

Подобные установки также имеют свои отличия. В них воздух подводится сбоку, в нижнюю часть корпуса. Причем отметим, что его подача через фурмы происходит с высокой скоростью. Напротив фурмы присутствует газоотводная решетка, через которую производится отбор газа. Очень небольшой является активная зона газификация в установках этого типа. Она сосредоточена между концом фурмы и газоотводной решеткой. Такие агрегаты отличаются небольшим временем пуска, а также легкостью приспособления при смене режимов работы .

Выбор места установки

Газогенераторы могут устанавливаться:

• в жилых помещениях;
• в подвалах;
• на улице.

Одной из разновидностей этого оборудования являются пеллетные котлы. Часто их установка выполняется в домах, поскольку при загрузке не возникает большого количества мусора, а топливо может спокойно храниться в непосредственной близости от котла.

Установка газогенераторов, которые работают на дровах большой длины, должна производиться на улице в непосредственной близости от места хранения топлива. В этом случае можно без больших неудобств осуществлять подвоз дров к оборудованию. Кроме этого, если котел размещен на улице, можно избавить помещение от грязи и золы .

Нержавеющая сталь используется для изготовления нижнего корпуса котла. Ее главным достоинством является то, что она не подвержена коррозионным процессам. Поэтому оборудование может служить очень долго. Кроме этого, современные модели установок имеют качественный слой теплоизоляции, что исключает влияние температуры окружающей среды на процесс производства газа. Также благодаря изолятору исключается влияние этого фактора на скорость пуска установки.

В таких агрегатах размещают систему регулирования . Она находится непосредственно под крышкой, что исключает попадание осадков, когда установка расположена на улице. Двойные стенки имеет дымовая труба. Если генератор стоит на улице, то для более удобного его подключения прокладку труб к котлу отопления выполняют по земле. Что касается самого котла, то его размещают таким образом, чтобы он не замерзал при длительных перерывах в работе.

Дровяной газогенератор своими руками

Если вам требуется газогенератор, то необязательно приобретать его в магазине. Изготовить это оборудование можно своими руками.

Материалы

Чтобы изготовить газогенератор своими руками, необходимо заранее подготовить необходимые материалы:

• бочка;
• трубы;
• фильтры тонкой и грубой очистки;
• вентилятор.

Вы можете построить своими руками как обычный газогенератор на дровах, так и пиролизный. Последний отличается тем, что в составе своей конструкции имеет две камеры сгорания . В первой происходит сгорание топлива и образуется газ. В другой сгорает газ и располагается теплообменник. Если вы хотите сделать своими руками пиролизный котел, то при работах в его конструкцию нужно установить дополнительную камеру, расположив её в верхней части корпуса. Теплообменник тоже должен находиться в верхней части установки. В некоторых случаях монтаж теплообменника производится сбоку. Также необходимо помнить о том, что вторая камера газогенератора пиролизного типа может располагаться не только сверху.

Выполняя работы по сборке дымохода, необходимо выполнять все операции в последовательности , обратной движению дыма. В этом случае на его стенках будет образовываться гораздо меньше отложений. Сам же он должен быть разборным, чтобы в случае необходимости его можно было почистить. Вокруг установки должно быть достаточно свободного пространства, поскольку в процессе работы он серьезно нагревается. После того как монтаж котла будет завершён, необходимо выбрать оптимальный режим работы, при котором будут сгорать все смолы.

Заключение

В настоящее время для отопления жилищ используют различные установки . Одно из новых решений - газогенератор на дровах. Он позволяет обеспечить теплую атмосферу в жилище при минимальных затратах. Приобрести газогенератор можно в любом магазине. А можно сделать своими руками. Доступные материалы, применяемые при его создании, обойдутся недорого. Технология его изготовления достаточно простая. Когда аппарат будет изготовлен и правильно установлен, вы можете, сжигая в нем дрова, получать газ, за счет которого будет обогреваться ваш дом. Кроме того, изготовленный газогенератор своими руками можно использовать в качестве утилизатора и сжигать в нем различные виды отходов –пластиковые бутылки, линолеум.