Газогенераторные котлы своими руками. Принцип работы газового генератора – газогенератора Работа газогенераторных котлов длительного горения

Газогенераторные либо пиролизные (по принципу работы) котлы пользуются спросом благодаря высокой экономии топлива в сочетании с привлекательным КПД.

Основные характеристики котлов газогенераторов

Главным отличием газогенераторных котлов от других аналогов отопительного оборудования является объем камеры загрузки. Ряд производителей данных агрегатов существенно увеличивают этот модуль, благодаря такому конструктивному новаторству котлы-газогенераторы способны функционировать сутки и более до следующей загрузки. Также используется программируемый блок, посредством которого можно управлять температурным режимом, причем как в целом в помещении, так и с установлением разницы для прямой подачи и обратки. На основе вводимых корректировок выбирается определенный режим работы пиролизного котла.
Газогенераторные котлы подразделяются по виду топлива. Чаще всего потребитель отдает предпочтение универсальным моделям, в которых можно использовать сразу несколько видов энергоресурсов. Хотя замечено, что древесина существенно увеличивает КПД агрегата.
Важным моментом считается и расположение камеры сжигания, что влияет на эксплуатационные характеристики. В большинстве случаев верхняя установка данного модуля указывает на энергозависимость отопительного оборудования, в связи, с чем общую схему следует дополнить генератором или источником бесперебойного питания во избежание нештатных ситуаций в энергоснабжении и сбоев в программе настроек.
В сравнении с иным оборудованием для отопления монтаж газогенераторных котлов существенно проще, благодаря отсутствию необходимости получения разрешения на установку, а также использованию дымоходов с простой конструкцией, без ограничений по высоте и температурному режиму.

Принцип функционирования газогенераторных котлов

В герметичную топку помещаются дрова и с помощью запальника зажигаются.
В камере температура при помощи горелки достигает до 200-800 градусов.
Происходит окисление топлива, в процессе чего выделяется газ.
При смешивании с кислородом образуется горючая смесь.
Горючая смесь поджигается, что приводит к выделению тепловой энергии.

Котлы газогенераторы - преимущества и недостатки

Стоимость газогенераторных котлов несколько выше аналогичного оборудования, работающего по другому принципу. Это объясняется выгодами, которые получает потребитель в результате эксплуатации подобных агрегатов:

Использование любых видов твердотопливных энергоресурсов.
Эти котлы иначе называют устройствами длительного горения, благодаря низкой скорости сгорания топлива.
Упрощенная эксплуатация в сочетании с минимальным уходом.
Точное программирование температурного режима.
Абсолютная экологичность, минимизация вредных выбросов в атмосферу.
КПД достигает 100%.

При выборе той или иной модели пиролизных котлов следует учитывать и особенности:

Высокая масса оборудования.
Энергозависимость некоторых моделей.
Интервал в закладках топлива хоть и продолжителен, но все-таки необходимость участия человека в функционировании агрегата присутствует.

8 Январь 2014 Алексей

Способов отопления различных по назначению помещений существует большое количество. Все их перебирает владелец здания в поисках оптимального и самого выгодного варианта.

Но возможность применения твердотопливного оборудования чаще всего не рассматривается вовсе. Хотя современные газогенераторные твердотопливные пиролизные котлы имеют массу достоинств.

А по некоторым параметрам даже превосходят модели, работающие на газе.

Принцип работы пиролизного оборудования

Разработка новых аппаратов для систем отопления проводится на основании исследований специалистов институтов. При этом огромное внимание уделяется изучению и моделированию процессов горения различных видов топлива, позволяющих достичь:

Снижения его расходов
Повышения уровня теплоотдачи
Сокращения вредных примесей в отработанных газах

Итогом этой работы и стали пиролизные твердотопливные газогенераторные котлы, принцип действия которых основан на свойстве древесины разлагаться на газ и твердую составляющую.

Это выяснили в процессе исследований. Но также обратили внимание на необходимость специальных условий для наиболее эффектного протекания процесса пиролиза.

Во-первых, это установленные условия, такие как температура около 1000º С и дефицит кислорода в процессе сжигания
Во-вторых, определенная влажность древесины, применяемой в качестве топлива

Только при наличии всех факторов дрова, сгорая, смогут производить дополнительный вид топлива – газ данные процесс называют газогенерацией. Такая особенность позволила называть данные твердотопливные аппараты газогенераторными или пиролизными, ведь процесс получения газа из твердого органического топлива называется пиролизом.

Принцип работы:

Исходя из особенностей работы такого пиролизного оборудования, удалось достигнуть наилучших показателей по количеству вырабатываемой тепловой энергии, чем у обычных моделей. И хотя такому процессу подвержены практически все виды твердого топлива, но самое максимальное количество газа способна выделять именно древесина, что и было учтено разработчиками.

Уникальная конструкция газогенераторного котла

Самым большим минусом такого оборудования считается его высокая стоимость. Но она является результатом его конструктивных особенностей, а не каким-то желанием производителя заработать как можно больше. Пиролизный газогенераторный котел должен извлекать из древесины газ, а для этого должны быть созданы определенные условия, такие как:

Температура в топке до 800º С
Минимальное поступление кислорода

Чтобы достигнуть таких показателей разработчикам пришлось разделить топку на две камеры:

загрузочную
сгорания

Объемный отсек в нижней части используют для загрузки дров и в зависимости от мощности аппарата он вмещает различные объемы топлива. В нем происходит нагрев древесины до необходимой температуры при изоляции от излишков кислорода. Выделяющийся при этом газ подается в верхнюю камеру, где происходит смешивание его с воздухом и сжигание.

Особенностью конструкции является наличие обратного перемещения воздуха в нижней камере. Перемещение происходит сверху, а для этого требуется наличие дымососа, оборудованного электроприводом и автоматикой.

Разогрев отсеков до значительных показателей температуры требует высокопрочных материалов. Поэтому в этих котлах камеры сгорания чаще всего изготавливают из стали или чугуна. Каждый из материалов имеет свои достоинства и сказать, что какой-то из них является наилучшим нельзя.

Производители оборудования

Выбор сложных технических устройств связан с определенными сложностями. Поэтому лучше доверять технической документации, не забывая при этом о репутации производителя. Исходя их этих параметров, самыми конкурентоспособными на отечественном рынке являются пиролизные котлы газогенераторные следующих торговых марок:

Их выбор не случаен, кроме отличного качества продукции, вся документация составлена с учетом номинальной мощности оборудования.

Поэтому ее изучение позволит потребителю получить правдивые сведения о длительности работы на одной закладке и многих других особенностях функционирования котла.

Чтобы немного сориентировать вас в возможностях данного оборудования, проведем краткий обзор нескольких моделей. Для примера рассмотрим газогенераторные пиролизные аппараты работающие на твердом топливе:

Logano (Buderus)

Германские котлы представлены модельным рядом с мощностью до 45 кВт для стальных образцов и 36кВт для чугунных. Их КПД достигает 85%.

При этом длительность работы на одной закладке составляет 2 часа. Они оборудованы системой автоматики, включающей в себя индикатор температуры воды, предохранительным ограничителем.

К отличительным чертам относятся длина дров до 680 мм и наличие встроенных охлаждающих теплообменников.

Французские аппараты несколько уступают по мощности, она ограничена 30 кВт. По КПД они также уступают немецким моделям, имея его от 50%. Но вот по длине полена несколько превзошли, у них она может достигать 800 мм.

Как видно из перечисленных характеристик, каждый из них имеет свои достоинства, и выбор зависит только от ваших потребностей.

Основные характеристики

Определившись с производителем, необходимо выбрать модель. Для этого следует уточнить такие особенности как:

Допустимые виды топлива
Энергозависимость
Наличие систем автоматизации
Стоимость

Из всех перечисленных параметров потребители наиболее часто интересуются именно топливом. И если теоретически газогенераторный котел может работать на любом из твердых видов, имеющем органическое происхождение, то на практике не все они имеют хорошую энергоэффективность.

Почему стоит выбирать газогенераторные твердотопливные котлы, смотрим видео:

Например, древесина не имеет самой высокой теплоотдачи, но ее выбирают чаще других именно за минимальные расходы. Однако для пиролизных устройств этот вид топлива считают идеальным из-за возможности выделения больших объемов горючего газа, что очень актуально для данного типа аппаратов.

Особенно популярны такие модели на производстве, где осуществляется обработка древесины. В таком случае котел пиролизный газогенераторный – это лучший выбор, так как будет с успехом работать на отходах производства.

Это позволит решить сразу две проблемы:

Утилизации отходов
Обогрева помещения

Ваш правильный выбор

Приобретение отопительного оборудования основывается в первую очередь на доступности одного из видов топлива.

И для тех, у кого нет возможности подключиться к газовой магистрали оптимальным вариантом является твердотопливный газогенераторный котел.

И этому способствуют его положительные качества, такие как: экономное расходование продуктов и незначительное количество вредных выбросов, что сегодня является самым актуальным.

В основе работы газогенераторных котлов отопления лежит принцип пиролиза или сухой возгонки топлива, при котором древесина нагревается до высокой температуры (270-800 С) без доступа кислорода. При этом происходит ее разложение на пиролизный газ и древесный уголь. Иными словами, процесс работы пиролизного котла можно разделить на два этапа:

Получение или генерирование горючего газа
Сжигание газа и получение тепловой энергии

Отсюда название котла: «газогенераторный».

Пиролизные котлы могут работать на топливе с высоким выходом летучих составляющих, к которому относятся:

Сухая древесина: дрова, отходы деревообрабатывающего производства, пеллеты и т.д.
Бурый уголь
Каменный уголь (пригоден только для некоторых моделей котлов)

Следует отметить, что газогенераторные котлы «требовательны» к уровню влажности дров . При его значении более 20% мощность котла резко падает, а его работа становится нестабильной. Не следует верить заверениям некоторых недобросовестных продавцов, уверяющих, что влажное топливо в пиролизных котлах может высохнуть: это не соответствует действительности.

На рисунке:

топливо,
воздух, подаваемый в камеру образования генераторного газа
воздух, предназначенный длят горения генераторного газа
дымовые газы,
вход теплоносителя
выход теплоносителя
а. камера образования генераторного газа;

b. колосник;

c. камера горения генераторного газа;

d.газоход;

e.дымосос;

В газогенераторных котлах топка состоит из двух частей. Первая (на рисунке камера А) это камера загрузки. В нее поступает топливо и горит при недостатке кислорода, образуя генераторный газ и древесный уголь.

Процесс пиролиза топлива идет достаточно медленно и для одной закладки дров составляет в среднем 12 часов. Вырабатываемый при этом газ поступает во вторую камеру горения (камера С), в которую также подается воздух, но в количестве, достаточном для полного сгорания газа. Образующиеся при этом дымовые газы поступают в дымоход.

Процесс образования пиролизного или генераторного газа сопровождается процессом горения древесного угля и выделением тепловой энергии, используемой частично для подогрева воздуха, поступающего во вторую камеру горения, что способствует интенсификации процесса горения газа.

Следует отметить, что современные пиролизные котлы могут быть двух видов:

с нижним расположением камеры сжигания газа: в этом случае процесс горения дров идет более равномерно, что обеспечивает равномерное во времени поступление генераторного газа в камеру догорания (схема такого котла приведена на рисунке)
с боковым расположением камеры сжигания газа: в этом случае вырабатываемый генераторный газ отводится в сторону.

Независимо от расположения камеры догорания топлива, пиролизные котлы работают преимущественно с принудительной тягой, создаваемой дымососом. В этом случае котел необходимо подключать к сети электропитания, что затрудняет его использование в районах, где нет электроснабжения.

Однако далеко не все пиролизные котлы требуют подключения к электрической сети. Для обеспечения естественного направленного движения пиролизных газов используются так называемые диффузные горелки, которые в примитивном виде можно представить как металлическую трубу с небольшими отверстиями, в которой происходит процесс разложения топлива, а выработанный газ через отверстия, уходит в камеру догорания.

В таких котлах управлять процессом горения следует вручную, открывая или закрывая заслонку для подачи воздуха.

Как работает газогенераторный котел

Используемое для работы котла твердое топливо, так же, как и в традиционных котлах, загружается на колосник и поджигается. На начальном этапе топливо горит в обычном режиме. При его устойчивом горении дверца печи закрывается и включается дымосос. При этом в топке создается недостаток кислорода и начинается процесс образования топочного газа, состоящего их окиси углерода (угарного газа), водорода и азота, поступающего затем в нижнюю часть топки, в которую подается вторичный (необходимый для горения) воздух.

Следует отметить, что движение топочного газа принудительное. Его направление задает работающий дымосос.

При достаточном количестве кислорода во второй части топки все летучие компоненты генераторного газа догорают, выделяя тепловую энергию, используемую для нагрева теплоносителя.

При этом процесс горения твердого топлива максимально приближен к процессу сжигания газа, легко управляется, и «растянут» во времени.

Следует отметить, что в пиролизных котлах топливо сгорает практически полностью, в них нет твердого остатка, что в значительной мере облегчает чистку и техническое обслуживание котла. При этом продукты сгорания содержат в основном двуокись углерода и воду, что причиняет меньшее количество вреда окружающей среде.

Какой купить газогенераторный котел

На рынке теплотехнического оборудования нашей страны представлены газогенераторные котлы отопления следующих торговых марок:

Wirbel,
"Буржуй-К"
"УралЭнерКом"

Это далеко не полный перечень их производителей. Стоимость газогенераторных котлов обычно в 1,5-2 раза выше традиционный твердотопливных котлов отопления.

Котлы на твердом топливе тема очень актуальная на сегодняшний день, особенно в районах, далеких от электро- и газопроводов. Разнообразие котлов отличается только от применяемого топлива и технологией горения. Газогенераторные котлы на твердом топливе являются теми котлами, где применяется довольно инновационный принцип сгорания твердого топлива - пиролиз. Чем же отличается такой прибор от подобных, работающих на принципе сгорания древесины, угля и других видов твердого топлива?

Рис. 1

Принцип работы

Котел твердотопливный газогенераторный отличается от остальных принципом горения. Скорее всего это даже горением нельзя назвать – это пиролиз или тление.

По конструкции, котел имеет две камеры сгорания:

В первой происходит пиролизный процесс, то есть тление угля с малым количеством поступающего кислорода. В результате происходит медленное разложение твердого топлива на смолы, пар, масел и углерода - пиролиз. При этом выделяется горючий газ.
Во второй газ начинает интенсивно сгорать, с поступлением кислорода из воздуха и давать дополнительный нагрев, увеличивая коэффициент полезного действия.

Получается, что в котле твердотопливном газогенераторном используются сразу параллельно два вида топлива. Собственно твердое топливо, которое тлея, выделяет тепло и горючий газ, выделяющийся при пиролизном процессе. Такой вид котлов твердотопливных газогенераторных объединяет в себе газовые и твердотопливные котлы.

Топливо

Для правильной работы котла твердотопливного газогенераторного требуется топливо, отвечающее некоторым характеристикам. Нужно, чтобы оно содержало в себе большое количество легких веществ, не было слишком влажным (не более 20-30 %), а также водяной пар недолжен мешать тлению.

Перечисленные ниже виды топлива подойдут для котлов с пиролизом:

Древесина либо попросту дрова размером подходящие для загрузки в аппарат.
Стружка, отходы деревообрабатывающей промышленности.
Специально спрессованные биотопливные брикеты – пеллеты.
Спрессованная древесная пыль – топливные брикеты.
Продукция угольного производства – кокс и уголь каменный.
Бурый уголь – тоже неплох для применения.

Как видим, разнообразие твердого топлива для котлов твердотопливных газогенераторных большое. Это делает их применение широкодоступным во многих областях проживания.

Достоинства

Помимо того разнообразия применения разного типа топлива широка и география применения газогенераторных котлов на твердом топливе.

Среди остальных достоинств:

Автономность, независимость от каких-либо трубопроводов с газом либо линий электропередач.
Есть автоматика, которая поддерживает процесс пиролиза, открывая и закрывая заслонки, в зависимости от температуры (имеется термостатический датчик).
Можно регулировать степень нагревания котла твердотопливного газогенераторного при помощи регулирования тяги.
Не образуется сажа на стенках аппарата.
Меньшее количество выброса в атмосферу вредных веществ при пиролизе.
Небольшая стоимость угля или дров по сравнению с электричеством и газом.
Защита от перегрева – наличие защитного охладительного контура.
Экономичность при КПД 85%.

Принимая во внимание перечисленные существенные преимущества можно говорить, что покупка котлов твердотопливных газогенераторных –это хорошее приобретение. Но нет техники совершенно без каких-то недостатков, не лишен их и газогенераторный котел на твердом топливе.

Недостатки

Главным недостатком можно считать высокая стоимость котла твёрдотопливного газогенераторного, но нужно помнить, что эксплуатация и обслуживание дешево, а покупать котел вы будете на долгие годы.
Повышенные требования к качеству и, особенно, к влажности топлива.
Для удаления сгоревших веществ после пиролиза требуется дымоудаление. Это значит, что применение котлов твердотопливных газогенераторных можно только в домах, где есть возможность для выведения трубы в атмосферу, при этом не доставляя неудобств соседям. Поэтому в многоэтажках он вряд ли применим.
Некоторое ограничение в температурном режиме. Чтобы не образовывался конденсат температура воды, приходящая из системы отопления, должна быть около 60 градусов.
Нельзя автоматизировать подачу твердого топлива в топку.
Высокие требования к герметичности котлов твердотопливных газогенераторных. Из-за утечки горючего газа может произойти взрыв либо пожар.

Впрочем, некоторые недостатки котлов, работающие по принципу пиролиза, присущи и некоторым котлам, использующие в качестве топлива уголь, газ или дрова. Соотношение достоинств – недостатков говорит в пользу котлов твердотопливных газогенераторных.

Конструкция

Газогенераторный пиролизный котел имеет две камеры сгорания. Первая служит в качестве газогенератора, где тлеющие дрова либо уголь, выделяет горючий газ СО. Во второй происходит сжигание газа. При этом используется энергия от обеих камер. Так как сжигание газа контролировать легче, то применяются автоматические заслонки, регулирующие поступление газа после пиролиза и кислорода из воздуха. Это позволяет в широких пределах регулировать температуру горения и отдачи энергии теплоносителю.

Рис. 2

При модернизации современных котлов твердотопливных газогенераторных учтены все ошибки ранних подобных устройств. Появились модели, работающие совсем независимо. К примеру, удаление вредных веществ, оставшихся после пиролиза, может происходить без электричества. Создан предохранительный водяной контур от перегревания котла. Благодаря модернизациям экономичность пиролизного котла высокая. Достаточно один раз в сутки загрузить первую камеру твердым топливом.

Монтаж

Особые требования к монтажу котла твердотопливного газогенераторного:

Он должен устанавливаться специалистами, имеющие лицензию на установку этого оборудования. Это обусловлено спецификой пиролизных котлов, где должны учитываться определенные правила безопасности.
Пиролизный котел нужно устанавливать в отдельном помещении, (например, на цокольном этаже). Комната, где будет установлен котел твердотопливный газогенераторный, необходимо облицевать огнеупорными кирпичами.
Не допускается хранение твердого топлива, горючих материалов в помещении или рядом с пиролизным котлом.
Оборудование монтируется на фундаменте из бетона и должно прочно стоять на нем.

Доверяя монтирование котла специалистам, вы будете уверены в правильной и эффективной работе оборудования на долгие годы. Не стоит рисковать и пренебрегать безопасностью своего дома.

Рис. 3

История

При разработке котлов твердотопливных газогенераторных прежде всего уделяли внимание объёмам камер сгорания и количеству потребляемого твердого топлива. Но из-за этого добивались незначительного увеличения коэффициента полезного действия при увеличивающихся габаритных размерах и веса котлов. Никто не принимал во внимание, что при пиролизе выделяется газ, который не эффективно использовался в камерах прежних моделей котлов на древесине или угле.

В результате длительных экспериментов, стало понятно, что нужно использовать свойства органических веществ, при недостатке кислорода выделяющий горючий газ – пиролиз. Использование твердого топлива не для основного выделения тепла, а для получения CO позволило сделать котел, совмещающий в себе сжигание твердого топлива и газа. Котел твердотопливный газогенераторный повысил эффект от нагрева, совместил экономию и дешевизну топлива, применяя процесса пиролиза.

Итог

Приобретая котел твердотопливный газогенераторный, вы получаете высокоэкономичный обогреватель, способный в широких пределах регулировать температуру теплоносителя (воды для отопления). Экономность существенна. Достаточно лишь загрузить дрова или уголь один раз в сутки. Это освобождает от обязанности круглосуточно следить за уровнем топлива.

Применение автоматики избавит вас от ручного управления заслонками. Если газообеспечение обойдется вам слишком дорого или его нет совсем, то это оптимальный выход для обеспечения отоплением частного дома при применении дешёвого угля либо дров.

В поисках альтернативного источника энергии пришло понимание, что не обязательно добывать газ в шахтах, чтобы затем сжигать его в котлах и двигателях внутреннего сгорания, горючий газ можно добывать из отходов производства и древесины. Газогенератор или как его еще называют генератор газов путем сжигания местного топлива - дров, торфа, древесного угля, опилок и других отходов древесины, а также иногда других органических остатков способны выделять/генерировать горючие газы, такие как СО, СН4, Н2 и другие. Вариантов использования полученного газа несколько, но в любом случае в основу каждого устройства положен принцип газогенератора. О том, как работает газогенератор, из каких элементов он состоит, а также какие процессы проходят внутри него, мы расскажем в данной статье. Также рассмотрим варианты дальнейшего использования полученного газа и места, где можно устанавливать подобные агрегаты.

Итак, какие же существуют варианты использования газа, полученного в газогенераторе?

Первый - горючий газ направляется к газовой плите на кухне и используется для приготовления пищи. Второй - горючий газ сжигается сразу же в пиролизном котле отопления с газогенератором, соответственно, используется для отопления дома или теплиц. Кстати, подобные котлы могут называться газовым котлом на дровах, твердотопливным пиролизным котлом, газогенераторным котлом на дровах. Все они могут использоваться как для бытовых нужд, так и для отопления огромных производств и цехов или предприятий. Третий - горючий газ может направляться в двигатель внутреннего сгорания, который служит приводом насосной станции или генератора электроэнергии. Газовый генератор на дровах позволяет получать электроэнергию в тех регионах, где нет возможности провести линии электропередач, выполнить прокладку газопровода и затруднен подвоз газа в баллонах. Помимо автономности у газогенераторов есть и другие преимущества, которые мы раскроем ниже.

Преимущества и недостатки генераторов газа

В качестве примера рассмотрим преимущества и недостатки газогенераторных котлов отопления. Пиролизные котлы относятся к категории твердотопливных, но существенно отличаются от обычных печей на дровах или угле, где происходит обычный процесс сгорания топлива.

Преимущества газогенераторных котлов :

КПД газогенераторных котлов находится в диапазоне 80 - 95 %, в то время как КПД обычного твердотопливного котла редко превышает 60 %.
Регулируемый процесс горения в газогенераторном котле - одна закладка дров может гореть от 8 до 12 часов, для сравнения в обычном котле горение длится 3 - 5 часов. В газогенераторных котлах с верхним горением сгорание дров длится до 25 часов, а уголь может гореть 5 - 8 дней.
Топливо сгорает полностью, поэтому чистить зольник и газоход приходится не часто.
Благодаря тому, что процесс горения можно регулировать (мощность регулируется в диапазоне 30 - 100 %), работу котла можно автоматизировать, как например, газового или жидкотопливного.
Выброс вредных веществ в атмосферу из газогенератора минимален.
Газогенераторные котлы экономнее обычных.
Топливо для газогенераторов не обязательно должно быть подсушено до 20 % влажности, существуют модели котлов, в которых можно использовать древесину до 50 % влажности и даже свежесрубленную.
Возможность загрузки в котел неколотых поленьев до 1 м длиной и даже больше.

Помимо дров и отходов древесной промышленности в пиролизных котлах можно утилизировать резину, пластмассу и другие полимеры.
Высокая безопасность котла по сравнению с обычным твердотопливным котлом обеспечивается автоматикой и материалами, из которых изготовлен агрегат, а в особенности камеры сгорания.

Если говорить о газогенераторах, которые используются для производства электроэнергии, то они обладают точно такими же достоинствами, такими как экологичность, экономичность, высокий КПД, высокое октановое число 110 - 140, универсальность в плане используемого топлива и большая эффективность в зимнее время.

Недостатки газогенераторных котлов :

На газовый генератор цена в 1,5 - 2 раза выше, чем на обычный твердотопливный котел.
В большинстве своем газогенераторы энергозависимы, так как для подсоса воздуха используется вентилятор, но также существуют модели, которые могут работать и без электричества.
Если использовать газогенераторный котел на мощности ниже 50 %, то наблюдается нестабильное горение - как результат выпадение в осадок дёгтя, который скапливается в газоходе.
Температура обратки отопления не должна быть ниже 60 °С, иначе в газоходе будет выпадать конденсат.
Обычно газогенераторы требовательны к влажности топлива, но как уже писалось выше, есть модели, в которых можно сжигать даже свежесрубленную древесину.

Других существенных недостатков газогенераторов не выявлено.

Кстати, газогенераторы - не такое уж и новое изобретение. Еще в середине прошлого века, когда большая часть нефтяных ресурсов Германии шла на вооружение, в качестве топлива для автомобилей использовались дрова. Даже на грузовые автомобили устанавливались газогенераторы. Современные агрегаты не слишком далеко ушли в своей конструкции, но, тем не менее, основательно усовершенствованы.

Принцип работы газового генератора - газогенератора

В генераторе газов или газогенераторе из твердого топлива добывается горючий газ. Основной секрет заключается в том, что в камеру сгорания подается воздух, объема которого недостаточно для полного сгорания топлива, при этом соблюдается высокая температура порядка 1100 - 1400 °С. Полученный газ охлаждается и направляется к потребителю или двигателю внутреннего сгорания, если, например, планируется добывать электричество. Более детально принцип работы газогенератора рассмотрим ниже, уточнив какой процесс в каком элементе агрегата происходит.

Устройство газового генератора на древесине

Рассмотрим устройство газогенератора бытового назначения. Сразу хотелось бы отметить, что пиролизные котлы с газогенератором отличаются от предложенной схемы, так как сгорание газа происходит внутри котла во второй камере сгорания. Мы же рассмотрим лишь сам газогенератор, на выходе из которого получается горючий газ.

Корпус газогенератора изготовлен из листовой стали и имеет сварные швы. Самая распространенная форма корпуса - цилиндрическая, но она вполне может быть и прямоугольной. К нижней части корпуса приварено днище и ножки, на которых будет стоять газогенератор.

Бункер или камера заполнения служит для загрузки внутрь газогенератора топлива. Он также имеет цилиндрическую форму и изготовлен из малоуглеродистой стали. Бункер установлен внутри корпуса газогенератора и закреплен болтами. На крышке люка, ведущего в бункер, на кромках использован асбестовый уплотнитель или прокладка. Так как асбест запрещен для использования в жилых помещениях, то существуют модели газогенераторов, уплотнители крышки которой изготовлены из другого материала.

Камера сгорания находится в нижней части бункера и изготовлена из жаропрочной стали, иногда внутренняя поверхность камеры сгорания отделывается керамикой. В камере сгорания происходит горение топлива. В нижней ее части происходит крекинг смол, для чего там установлена горловина, изготовленная из жаропрочной хромистой стали. Между корпусом и горловиной находится прокладка - уплотнительный асбестовый шнур. В средней части камеры сгорания находятся фурмы для подачи воздуха . Фурмы представляют собой калиброванные отверстия, которые соединяются с воздухораспределительной коробкой, связанной с атмосферой. Фурмы и распределительная коробка также изготавливаются из жаропрочной стали. На выходе из воздухораспределительной коробки установлен обратный клапан, который препятствует выходу горючего газа из газогенератора. Чтобы повысить мощность двигателя или иметь возможность использовать дрова повышенной влажности (более 50 %), перед воздухораспределительной коробкой можно установить вентилятор , который будет нагнетать внутрь воздух.

Колосниковая решетка служит для того, чтобы поддерживать раскаленные угли. Она располагается в нижней части газогенератора. Через отверстия решетки зола от сгоревших углей проваливается в зольник. Чтобы колосниковую решетку можно было очищать от шлака, ее средняя часть сделана подвижной. Для поворота чугунных колосников предусмотрен специальный рычаг.

Загрузочные люки оснащены герметично закрывающимися крышками. Например, верхний загрузочный люк откидывается горизонтально и уплотнен асбестовым шнуром. В креплении крышки есть специальный амортизатор - рессора, которая приподнимает крышку в случае избыточного давления внутри камеры. Сбоку корпуса есть также два загрузочных люка: один сверху - для добавления топлива в зону восстановления, второй снизу - для удаления золы. Отбор газа производится в зоне восстановления, поэтому чаще всего в верхней части газогенератора, но также возможно отведение газа и из нижней части агрегата. Отбор газа производится через патрубок, к которому приварены трубы газопровода. Не обязательно сразу же выводить газ за пределы корпуса газогенератора, пока он горячий, его можно использовать для подогрева и подсушивания дров или другого топлива в камере загрузки. Для этого отводящий газопровод проводится по кольцевой вокруг камеры, между корпусом газогенератора и бункером.

Фильтр «Циклон» и фильтр тонкой очистки располагаются за корпусом газогенератора. Они изготовлены из труб, наполненных фильтрующими элементами.

Прежде чем поступить в фильтр тонкой очистки, газ проходит через охладитель . А после фильтра тонкой очистки очищенный газ поступает в смеситель , где смешивается с воздухом. И только затем газо-воздушная смесь поступает в двигатель внутреннего сгорания.

Более наглядно последовательность движения горючего газа, после того как он вышел из газогенератора, показана на схеме ниже.

Дрова или другое топливо горит в камере сгорания, окисляясь воздухом, поступающим в камеру сгорания через фурмы из воздухораспределительной коробки. Полученный горючий газ поступает в фильтр Циклон, где очищается. Затем охлаждается в фильтре грубой очистки. Затем уже охлажденный газ поступает в фильтр тонкой очистки, а затем в смеситель. Из смесителя полученная смесь поступает в двигатель.

Процесс превращения топлива в газ

И все же: как из твердого топлива получается газ? Внутри газогенератора происходит некий процесс превращения, который разбит на несколько этапов, происходящих в разных зонах:

Зона подсушки находится в верхней части бункера. Здесь температура порядка 150 - 200 °С. Топливо подсушивается горячим газом, который движется по кольцевому трубопроводу, как было описано выше.

Зона сухой перегонки расположена в средней части бункера. Здесь без доступа воздуха и при температуре 300 - 500 °С топливо обугливается. Из древесины выделяются кислоты, смолы и другие элементы сухой перегонки.

Зона горения находится внизу камеры сгорания в зоне, где расположены фурмы, через которые поступает воздух. Здесь при подаче воздуха и температуре 1100 - 1300 °С обугленное топливо и элементы сухой перегонки сгорают, в результате чего образуются газы СО и СО2.

Зона восстановления находится выше зоны горения между колосниковой решеткой и зоной горения. Здесь газ СО2 поднимается вверх, проходит через раскаленный уголь, взаимодействует с углеродом (С) угля и на выходе образуется газ СО - окись углерода. В данном процессе также участвует влага из топлива, поэтому помимо СО образуется СО2 и Н2.

Зоны горения и восстановления называются зоной активной газификации. В результате генераторный газ состоит из нескольких компонентов:

Горючие газы : СО (оксид углерода), Н2 (водород), СН4 (метан) и СnНm (непредельные углеводороды без смол).
Балласт : СО2 (углекислый газ), О2 (кислород), N2 (азот), Н2О (вода).

Полученный газ охлаждается до температуры окружающей среды, затем очищается от муравьиной и уксусной кислоты, золы, взвешенных частиц и смешивается с воздухом.

Типы газогенераторов

Различают три типа газогенераторов: прямого процесса газогенерации, обратного и горизонтального.

Могут сжигать уголь полукокс и антрацит - топливо небитуминозное. Конструктивное отличие данного типа агрегатов в том, что воздух поступает через колосниковую решетку снизу, а забор газа производится сверху. В газогенераторах прямого процесса влага из топлива не попадает в зону горения, поэтому ее подводят специально. Обогащение генераторного газа водородом из воды повышает мощность генератора.

Газогенераторы опрокинутого или обращенного процесса предназначены для сжигания смолистого топлива - дров, древесного угля и отходов. Их конструктивное отличие в том, что воздух подается в среднюю часть - в зону горения, а забор газа производится ниже зоны горения - в зольнике. Обычно в агрегатах такого типа отобранный горячий газ используется для подогрева топлива в бункере.

Газогенераторы горизонтального или поперечного процесса газификации отличаются тем, что воздух в них подводится сбоку - в нижней части корпуса, причем подается он с высокой скоростью дутья через фурмы. Отбор газа производится напротив фурмы через газоотборную решетку. Активная зона газификации в газогенераторе горизонтального процесса очень мала и сосредоточена между концом фурмы и газоотборной решеткой. Время пуска такого генератора намного меньше, также он легко приспосабливается к смене режимов работы.

Место установки газового генератора

Газогенераторы и газогенераторные котлы отопления можно устанавливать как внутри жилых помещений, например, в подвалах и цокольных этажах, так и на улице.

Так называемые пеллетные котлы чаще всего устанавливают в доме, так как их загрузка не сопряжена с большим количеством мусора, а также мешки с пеллетами весят немного и могут храниться где-то рядом с котлом.

Газогенераторы на дровах, а в особенности на дровах большой длины, имеет смысл устанавливать на улице недалеко от места хранения дров. Так можно будет подвезти дрова на тачке непосредственно к котлу или газогенератору и не спускать их в подвал дома. Стоящий на улице котел избавляет от грязи и золы в подвале. Особенно это актуально для деревянных домов, где повышенные нормы пожаробезопасности. Внешний корпус котла изготавливается из нержавеющей стали, которая не подвержена коррозии. Также котлы теплоизолированы насыпной теплоизоляцией, чтобы температура окружающей среды минимально влияла на процесс газификации и скорость пуска котла. Система регулирования размещается в стальном кожухе под крышкой, чтобы на нее не попадали осадки. Дымовая труба имеет двойные стенки. Если вас интересует, как подключить газовый генератор, если он стоит на улице, то ответ прост - трубы прокладываются в земле, чтобы они минимально охлаждались, если это котел отопления. Трубы отопления подходят к котлу снизу, а сам котел устанавливается так, чтобы при длительных перерывах в использовании он не замерзал.

Кстати, как уже отмечалось, длительность процесса горения топлива в котле может быть от 12 часов и достигать 25 часов. В зависимости от мощности котла и площади отапливаемого помещения, его придется топить раз в два дня, а иногда и раз в неделю. Чтобы сохранить вырабатываемое котлом тепло на столь длительный период, используется теплоаккумулятор.

Дровяной газовый генератор своими руками

В том чтобы изготовить газогенератор своими руками, нет ничего сверхсложного. Многие используют такой агрегат для бытовых нужд или устанавливают на автомобиль. Перед тем как начать изготавливать газогенератор самостоятельно, необходимо ознакомиться с принципом его действия и выбрать подходящую для себя схему работы.

Понадобятся - бочка, трубы или старая батарея радиаторов, фильтры тонкой и грубой очистки газа, вентилятор. С другой стороны набор элементов может быть самым разным, все зависит от фантазии исполнителя.

Ниже посмотрите видео пример газогенератора самостоятельного изготовления.

Схема газогенратора :

В интернете можно найти как фото, так и чертежи по монтажу газовых генераторов и пиролизных котлов. Есть даже умельцы, которые берут за основу готовый проверенный котел и полностью повторяют его в домашних условиях. Получается дешевле намного.

Отличие пиролизного котла от обычного газогенератора в том, что он состоит из двух камер сгорания: в одной сгорает топливо и образуется газ, а в другой - сгорает газ и находится теплообменник. Устройство и принцип работы газогенератора мы уже рассмотрели, добавьте в него только вторую камеру сгорания, которая должна располагаться вверху, и теплообменник сверху. Иногда теплообменник располагают сбоку. Также не забудьте о разных типах газогенераторов, так что вторая камера сгорания может находиться не только сверху.

При сборе дымохода постарайтесь собирать его в последовательности, обратной движению дыма, так на его стенках будет меньше оседать всякой гадости. Сам дымоход лучше сделать легкоразбираемым, чтобы его можно было легко и быстро чистить. Пространство вокруг котла отопления должно быть свободным, так как он нагревается в процессе работы. После монтажа котла придется изучить его «повадки» и подобрать оптимальный для себя режим работы, при котором сгорают все смолы.

Хотелось бы отметить, что газогенератор может рассматриваться не только как сжигатель полезной древесины, но и как утилизатор отходов. В нем можно сжигать остатки линолеума, пакетов, мешков, резины, пластиковых бутылок и другого бытового мусора.