Газогенератор на дровах для дома, принцип работы, устройство, плюсы и минусы, типы газогенераторных установок

Применение автономных агрегатов по выработке электроэнергии оправдано и с экономической, и практической точки зрения. Однако людям, живущим далеко от цивилизации, довольно затратно и хлопотно приобретать и транспортировать до дома природный газ или жидкое топливо. На выход в такой ситуации приходит газогенератор на дровах. Разберем, что собой представляет данное оборудование, как оно устроено и по какому принципу работает, на какие виды подразделяется, каковы его плюсы и минусы, правила установки современных моделей.

Проверка работы дровяного газогенератора Источник ytimg.com

Дровяной газогенератор – что это такое, устройство, принцип действия, применение

В автономных установках по выработке электроэнергии для нужд частного дома применяется двигатель внутреннего сгорания. Функционировать он может на бензине, солярке или природном газе. Однако, когда дело касается удаленных районов, доставлять такие виды топлива будет экономически не выгодно и технически трудно.

Альтернативным решением вопроса в такой ситуации является дровяной газогенератор. Мотор такого агрегата питается смесью газов – преимущественно, водорода, моноксида углерода, метана и некоторых других углеводородов. Образуются они в специальных условиях в ходе термического разложения древесины, угля, торфа, органики и прочих подходящих видах твердого топлива.

Устройство

Классическая дровяная газогенераторная установка бытового типа состоит из следующих основных узлов:

Корпус. Изготавливается из стали, может иметь цилиндрическую или прямоугольную форму. Устанавливается на специальных ножках.

Схема устройства дровяного газогенератора Источник gengas.lagunof.com

Загрузочный отдел. Располагается и крепится внутри корпуса. Предназначается для загрузки топлива через специальный люк, края которого оснащаются специальным огнестойким уплотнителем.
Камера сгорания. Отличается жаростойкостью и находится внизу загрузочного отдела. В ней осуществляется непосредственное сжигание топлива. Для осуществления термического разложения смол в нижней ее части обустроена специальная горловина. Посередине камеры проделаны специальные отверстия-фурмы, соединенные с воздухоподающим устройством. Последнее оснащается клапаном обратного типа для препятствия выхода горючих газов.
Вентилятор. При необходимости повышения КПД, а также улучшения сжигания отдельных видов топлива или очень сырых дров, воздухораспределительный модуль дополнительно комплектуется вентилятором или турбиной – для усиленной подачи воздуха в топку.
Колосники. Устанавливаются в нижней части камеры сгорания. Главное их назначение заключается в поддержке раскаленных горящих углей и отделении прогоревшего вещества – осыпания золы в специальный расположенный ниже зольник.

Газовый генератор, установленный на автомобиль Источник hsto.org

Люки. Специальные герметично закрываемые крышки – верхняя для загрузки топлива с устройством для выравнивания давления внутри, боковая для загрузки в зону восстановления и нижняя для выгребания шлака.
Газовод. Патрубок для вывода образуемой смеси газов из камеры сгорания. Ввиду высокой изначальной температуры и необходимости охлаждения для дальнейшего использования, специально проводится по кольцеобразной траектории в полости между корпусом установки и камерой загрузки. Это позволяет не только охлаждать газ, но также предварительно просушивать топливо, прежде чем оно попадет в топку.
Система фильтрации. После выхода из камеры газ требует обязательной очистки от сажи и других твердых взвешенных частиц. Поэтому сначала он в горячем виде подается в фильтр грубой очистки, а после уже в охлажденном виде подвергается более тонкой фильтрации.

По завершении очищенная и охлажденная газовая смесь подается в смесительный блок. Здесь газ до необходимой степени насыщается кислородом. Только после этого он подается в двигатель внутреннего сгорания.

Пример бытового газового генератора на дровах Источник ytimg.com

Смотрите также: Каталог компаний, что специализируются на электротехнических работах любой сложности

Механизм действия

Принцип работы газогенератора на дровах сводится к тому, что в условиях повышенной температуры (порядка 1200-1500°C) и низком уровне кислорода древесина не горит, как обычно, а тлеет, выделяя при этом генераторный газ, служащий топливом для ДВС. Механизм действия установки сводится к следующим поэтапным процессам, происходящих в соответствующих зонах генератора:

Сушка топлива. При температуре порядка 160-190°C расположенные в самой верхней части загрузочного отдела дрова высушиваются под действием проходящих по кольцевому трубопроводу газами.
Сухая перегонка. В средней части агрегата, где уровень нагрева достигает 450-500°C осуществляется обугливание древесины. В результате помимо кокса образуются смолы, кислоты и прочие продукты низкотемпературного распада топлива.
Горение. В самой нижней части установки при максимальной температуре 1100-1500°C обугленное топливо и продукты распада сгорают до углекислого и угарного газа.

Устройство газового генератора обратного типа Источник uazbuka.ru

Восстановление. Образованный и разогретый в нижней части углекислый газ подымается до раскаленного кокса и, взаимодействует с углеродом и водой, в результате реакции образуется моноксид углерода и водород.

В зоне горения и восстановления образуется не только горючие газы, но также балластные. К первым относятся – угарный газ, водород, метан и некоторые непредельные углеводороды, ко вторым – углекислый газ, азот, кислород и пары воды. Кроме того, топочный газ в сыром виде содержит множество включений в виде шлака, золы, органических кислот. Поэтому прежде чем пускать в ДВС, его требуется тщательно очистить. Для этого и применяются фильтры грубой и тонкой очистки.

Применение

При высоком качестве топлива, отлаженной технологии и принудительном поддуве газонегераторы на дровах достигают настолько высокого КПД, что устанавливаются даже на автомобили. Однако в большинстве случаев их основной сферой применения являются объекты и дома с обилием древесины и затрудненным доступом других видов энергоресурсов (электричества, газа, бензина, мазута и т. д.).

Газогенератор рядом с домом Источник ytimg.com

Дровяные генераторы применяются в следующих случаях:

Для электрификации домов в удаленных районах без доступа к электросетям.
Для обеспечения бесперебойности подачи электричества на объектах повышенной важности – военных, научных, медицинских базах.
В промышленности – в качестве альтернативного источника выработки электроэнергии при наличии сопутствующих отходов производства – щепы, опилок, обрезков стройматериалов и проч.

Обратите внимание! Для стабильной и высокопроизводительной работы генератор требует загрузки изначально хорошо просушенного топлива. Так, использование сырых дров снижает КПД на 25 %. Кроме того, при тлении сырой древесины образуются тугоплавкие смолы, быстро засоряющие систему трубопроводов, что и без того приведет к снижению эффективности агрегата и потребует частой его чистки.

Изготовление газгена для автомобиля

Перед тем как сделать работоспособный газогенератор для автомобиля, предлагаем ознакомиться с некоторыми рекомендациями:

Организовать подачу силового газа в современном авто с инжектором – задача непростая. Придется менять настройки контроллера (прошивку), иначе мотор на древесном топливе работать не будет. Нужна машина со старой системой топливоподачи – карбюратором.
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.
Для изготовления камеры газификации, где температура превышает 1000 °С, применяйте низкоуглеродистую толстую сталь (4—5 мм).
Чтобы уменьшить содержание смол в газовой смеси, делайте камеру с горловиной, как это показано на чертеже.

Важный момент. Не стоит увеличивать диаметр камеры газификации (на чертеже он равен 340 мм) с целью добиться большей производительности. Прирост получится мизерный, а качество переработки древесины ухудшится. А вот высоту 183 см выдерживать не обязательно, разве что вы поставите агрегат на прицеп или на раму грузовика. Топливный бункер и зольник можно укоротить.

Для сборки внутренней части автомобильного газогенератора (бункера) сгодится старый пропановый баллон, ресивер от грузовика КаМАЗ или толстостенная труба. Учитывая, что диаметр стального сосуда равен 300 мм, остальные размеры нужно пропорционально уменьшить. Исключение – камера газификации, ее минимальный диаметр составляет 140 мм. На кожух и крышку генератора пойдет металл толщиной 1.5 мм. Последняя уплотняется графитно-асбестовым шнуром.

Варианты охладителей горючей смеси из автомобильного радиатора и батареи отопления

Сопутствующие агрегаты – фильтры и охладители – делаются так:

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.

Более детальную информацию о сборке газогенератора своими силами вы получите, посмотрев видео:

Для розжига и запуска газгена вам потребуется вентилятор в виде улитки, устанавливаемый в моторном отсеке (для испытаний сойдет и бытовой пылесос). К нему требование простое: детали, соприкасающиеся с газовой смесью, должны быть металлическими. Топливная магистраль, ведущая к карбюратору, прокладывается под днищем авто и выполняется из стальной трубы.

Для справки. Если вместо дров использовать древесный уголь, то примесей на выходе газогенератора будет значительно меньше, что хорошо для двигателя. Такое топливо выжигается из дерева по простой технологии – в закрытой бочке или яме.

Бункер для древесного угля помещается в багажник «Жигулей»

Плюсы и минусы

Газогенераторная машина по производству топочного газа, функционирующая на дровах, характеризуется следующим рядом преимуществ:

Высокий КПД. При сопутствующих условиях величина может достигать 95%.
До 25 часов горения за одну закладку дров.

Большой газогенератор на опилках для выработки электроэнергии Источник d-system.ru

Самостоятельный монтаж

Чтобы самостоятельно установить твердотопливный котел, необходимо учесть несколько правил.

Такой котел лучше расположить в отдельном помещении. Это может быть комната внутри дома или в подвале. Для этого подойдет бывшая детская спальня либо любая другая небольшая комната (необходимая площадь – 8-10 квадратных метров), если при строительстве не отведено специальное помещение для отопительных устройств. В самом крайнем случае можно просто перегородить большую комнату пополам (перегородку желательно сделать кирпичной, а не применять гипсокартон), сделав один или два выхода – внутрь помещения, на улицу или оба сразу.
Пол помещения, где планируется монтаж, должен быть выполнен из пожаростойких материалов. А сам котел следует установить непосредственно на бетонную стяжку (около 10 см толщиной).
Необходимо обеспечить помещение принудительной вентиляцией, электропитанием и водоснабжением, если они отсутствуют.
Если котел устанавливается не в специально спроектированной котельной, следует заранее приобрести и установить дымоотвод.

Приступая к монтажу, надо подготовить инструменты и оборудование, которые для этого понадобятся: электроды, сварку, уровень, ключи, отвертки, метр, пилу по металлу, винты, – а также материалы: сантехническую ленту, лист металла и герметик.

Распаковать и подготовить к сборке детали, идущие в комплекте с котлом.
Расположить металлический лист на полу на расстоянии не менее 0,5 м от боковой стенки (стенок) и 1 метра от передней и надежно зафиксировать.
Установить ровно котел на металлический лист, проверяя правильность уровнем.

После подготовительных работ производится непосредственно сборка самого котла:

Обернуть одним витком сантехнической ленты регулятор горения, закрепить с помощью винта, установить температуру 30 градусов.
Установить терморегулятор и тен или их заглушки.
Собрать воздушный и предохранительный клапаны, манометр в группу безопасности.
Установить кран и подключить его к трубам.
Подсоединить группу безопасности перед запирающим устройством.
Соединить котел с дымоходом, используя герметик.
Задвинуть заслонку для тяги и заглушку для прочистки.
Подключить воду и проверить герметичность системы.
Зажечь котел, закрыв заслонку.
Остается только проверить качество установки и работы котла и провести пилотное отопление.

Для того, чтобы определить примерную стоимость материалов и оборудования , необходимых для монтажа, ниже приведена их ориентировочная цена.

Герметик термостойкий 100–200 руб.
Лист металла (3 х 1 250 х 250) около 3 000 руб.
Сантехническая лента около 500 руб.
Котлы длительного горения 60 000–120 000 руб.
Переход стальной 57–32 30 руб.
Отвод стальной Ду-5016 от 100 руб.
Кран шаровый Ду-15 от 100 до 1 000 руб.
Кран шаровый со сгоном Ду-50 около 2 000 руб.
Дымовая труба для твердотопливного котла 20 000–50 000 руб.

Выбор обогревательных котлов должен быть основан на доступности конкретного вида топлива в регионе или его наличии в доме. Отопление твердотопливными котлами с использованием дров по стоимости уступает лишь устройствам, работающим на газу, более дорогими являются электричество и дизельное топливо, а замыкают пятерку углезависимые агрегаты. Не в последнюю очередь это связано с тем, что твердотопливные котлы имеют недостаточно высокие показатели КПД (по сравнению с электрическими например). Тем не менее двухуровневые системы сжигания позволяют сэкономить расход топлива до 9 % .

Самыми экологически чистыми отопительными устройствами среди твердотопливных являются пиролизные газогенераторные котлы, поскольку используемое ими топливо сгорает практически полностью, что снижает уровень загрязнения воздуха.

На видео показано как работают газогенераторные котлы:

Правила установки

При монтаже газогенераторных агрегатов на дровах рекомендуется соблюдать следующий ряд правил:

Установка оборудования допускается в любом месте дома – подвале, цоколе, в комнате – а также на улице, с соблюдением техники безопасности и технических условий.
Модели, предназначенные для загрузки дров большой длины, лучше устанавливать на улице рядом с местом хранения топлива.
Для монтажа внутри дома лучше выбирать вариант генератора, работающего на пеллетах. Так как их хранение и эксплуатация не сопряжена с образованием мусора.
В случае использования топочных газов для обогрева и минимального их охлаждения трубы к дому от агрегата, установленного на улице, прокладываются в теплоизоляции и под землей.

Рекомендация! Газогенераторы проявляют максимальную производительность при полной загрузке. Однако количества вырабатываемой энергии бывает избыточно много. Поэтому чтобы сохранить ее, например, для обогрева, необходимо использовать специальные теплоизолированные емкости – теплоаккумуляторы.

Принцип работы

Газогенераторный котел использует в своей работе принцип «пиролиза». Данное оборудование имеет две камеры сгорания, а закладываемое топливо проходит несколько стадий горения:

Подсушивается в специальной камере.
В первой камере сгорания топливо медленно тлеет при температуре 200-850 градусов Цельсия без доступа кислорода – пиролиз. В процессе пиролиза из топлива выделяется большое количество «дровяного» газа, который далее поступает во вторую камеру, где успешно сжигается с помощью горелки и наддува большого количества воздуха.
При этом контур теплоносителя и нагрева воды (в двухконтурных котлах) устроен и смонтирован таким образом, чтобы забирать тепловую энергию от обеих камер сгорания.

Газогенераторный котел может работать не только на древах, но и на любых отходах древесины, а также на брикетах и экогранулах – пеллетах.

Пиролизные газогенераторные твердотопливные котлы имеют следующие преимущества перед другими видами твердотопливного оборудования:

Высокий Коэффициент Полезного Действия и практически полное отсутствие твердых отходов сгорания.
Доступность и восполняемость топлива.
Относительно длительный период работы и возможность закладки большого количества топлива – камеры сгорания пиролизных котлов имеют большую вместимость.

Коротко о главном

Современные модели дровяных газогенераторов настолько эффективны, что их допустимо устанавливать даже на автомобиль. Однако в большинстве случаев он является успешным способ сэкономить на топливе для отдаленных районов проживания, где кроме дров нет других видов энергоресурса, а доставлять их туда невыгодно. Упрощенно, агрегат состоит из корпуса, камеры загрузки, топки и зольника. Принцип его работы основан на термическом разложении древесины или угля при низком уровне кислорода, и последующем восстановлении – до моноксида углерода и водорода.

Топочные газы прежде чем попасть в ДВС охлаждаются, очищаются и смешиваются с кислородом. Основные плюсы газогенераторов рассматриваемого типа:

Большой КПД.
До 25 часов горения за одну загрузку.
Полное сжигание древесины.
Регулировка мощности.
Отсутствие вредных выбросов.
Экономичность.
Возможность использования сырой древесины.
Эксплуатация на других видах топлива.
Безопасность.
Большие объемы камеры.

Недостатки проявляются в высокой стоимости, энергозависимости современных моделей, возможности засорения, контроле температуры газов, ручной загрузке, необходимости применять сухое топливо. При этом существуют 3 разновидности – прямые, обратные и горизонтальные. У каждой из них есть свои плюсы, минусы и особенности применения. Установка агрегата должна выполняться в соответствии с правилами.

Как выбирать газогенераторные котлы длительного горения

Для начала необходимо определиться, каким топливом вы располагаете в большей мере – дровами или углем. Если более приемлемым вариантом является уголь, следует остановить выбор на котлах с верхним сгоранием, а если отопление планируется с помощью дров, выгоднее приобрести котел с нижним сгоранием,так как его КПД выше, чем у предыдущего.

Котлы с нижним сгоранием являются наиболее экологически чистыми и экономичными. Это обусловлено наличием в них двух или трех камер сгорания, которые обеспечивают дополнительное сжигание частиц топлива.

Более долговечным является чугунный котел, так как конденсат при горении угля вызывает коррозию стали. Помимо этого, стальные теплообменники быстрее прогорают. Чугунные котлы состоят из секций, что при возможной разгерметизации позволяет просто заменить поврежденную часть (тогда как стальные котлы требуют полной замены); также этот факт обеспечивает удобство транспортировки в разобранном виде (однако следует помнить, что чугунные детали хрупки и чувствительны к ударам).

Если нужен котел, обеспечивающий отопление и и снабжение дома горячей водой, подойдет двухконтурный твердотопливный котел. Принцип его действия заключается в следующем: первый контур (для обогрева помещения) включается при срабатывании теплового датчика; второй (для снабжения горячей водой) активизируется при падении давления.

Если в доме имеется рабочий бойлер, то его можно подключить к отопительному котлу. С одной стороны, это даст большую экономию на источнике тепла, с другой же обеспечит стабильную подачу воды.

Чтобы определиться, какой мощности котел вам нужен, исходите из расчета 1 кВт на каждые 10 кв. м (при высоте стен до 3 м). При этом следует помнить, что сама мощность котла варьируется в зависимости от калорийности топлива и его влажности.

Самодельные станции

Также многие умельцы создают самодельные станции (обычно на основе газогенератора), которые после продают.

Все это указывает на то, что можно и самостоятельно изготовить электростанцию из подручных средств и использовать ее для своих целей.

Далее рассмотрим, как можно сделать устройство самостоятельно.

На основе термоэлектрогенератора.

Первый вариант – электростанция на основе пластины Пельтье. Сразу отметим, что изготовленное в домашних условиях устройство подойдет разве что для зарядки телефона, фонаря или для освещения с использованием светодиодных ламп.

Для изготовления потребуется:

Металлический корпус, который будет играть роль печи;
Пластина Пельтье (отдельно приобретается);
Регулятор напряжения с установленным USB-выходом;
Теплообменник или просто вентилятор для обеспечения охлаждения (можно взять компьютерный кулер).

Изготовление электростанции — очень простое:

Изготавливаем печь. Берем металлический короб (к примеру, корпус от компьютера), разворачиваем так, чтобы печь не имела дна. В стенках внизу проделываем отверстия для подачи воздуха. Вверху можно установить решетку, на которую можно установить чайник и т. д.
На заднюю стенку монтируем пластину;
Сверху на пластину монтируем кулер;
К выводам от пластины подключаем регулятор напряжения, от которого и запитываем кулер, а также делаем выводы для подключения потребителей.

Работает все просто: разжигаем дрова, по мере нагрева пластины на ее выводах начнется генерация электроэнергии, которая будет подаваться на регулятор напряжения. От него же начнет и работать кулер, обеспечивая охлаждение пластины.

Какие дрова нужны для генератора

Здесь подойдут любые стандартные варианты для обычных печей. Это могут быть щепка, ветки, дрова и даже древесные отходы. Главное дрова должны быть подходящего размера.

Упростить процесс колки дров до нужного размера поможет необычный инструмент для колки дров — стандартный дровокол «kolundrov». Такой дровокол является безопасным, потому что пораниться дровоколом просто невозможно. Колун подходит для применения практически всем, кто хочет попрактиковаться в колке дров, включая пожилых людей и женщин.

Принцип работы предельно прост. Достаточно поместить полено в кольцо колуна и ударить сверху кувалдой или чем-то тяжелым. В отличие от топора, сила удара сосредотачивается в одном месте, что неизбежно приводит к расколу даже сырых и сучковатых поленьев. Обогреть дом больше не проблема, так как с колкой дров хорошим дровоколом «kolundrov» справится даже пенсионер.

Также генераторы на дровах стали обычной экипировкой современных рыбаков и охотников, дачников и любителей походов. Ведь полностью отказываться от цивилизации в лесу не очень удобно.

Советуем к прочтению: Датчик температуры для теплого пола — схема установки, принцип работы, инструкция с фото

Подбор и покупка колуна для дров к любому типу генератора значительно упростит процесс заготовки необходимого топлива и будет занимать значительно меньшее количество времени.