Газогенератор на дровах своими руками: как сделать для отопления дома, устройство, схема и видео

Монтаж своими руками по чертежу: расчет мощности 2.5 мвт

Учитывая тот момент, что заводские газогенераторные котлы стоят дорого, а конструкция проста, собственники все чаще предпочитают мастерить агрегат своими руками. Это несложно, но работа требует соблюдения следующих этапов:

Создание схемы. Устройство и чертёж – неотделимые друг от друга понятия

Рассчитать емкость генератора, тепловую мощность, наличие второго контура или подводки к трубам отопления – архиважно.
Правильный выбор металла для конструкции. Учитывая, что температура горения высока, тонкие жестяные бочки от ГСМ не подойдут

Идеальна жаропрочная сталь и чугун, но последний хрупок при резком остывании или механическом повреждении.
Навыки сварного дела. Агрегат на дровах своими руками должен быть герметичным, поэтому требуются сварные швы, без изъянов. Болтовые и резьбовые соединения недопустимы.

Если условия выполняются и комплектующие – колосники, асбестовые прокладки, патрубки – приобретены, приступают к сборке. Инструкция:

Сборка корпуса. Для него приспосабливают готовую емкость или варят из металла. Объем рассчитывается индивидуально.
Внутри будущего генератора на дровах обустраивается камера сгорания, занимающая треть объема корпуса. Сразу устанавливают колосники, вырезают отверстие для притока воздуха и устанавливают поддувальную и топочную дверцу.
Камеру сгорания соединяют с емкостью для горения газов – вторая треть корпуса – посредством патрубка

Газы охлаждаются естественным путем, поэтому такое соединение важно сделать за пределами генератора.
В верхней части корпуса устраивается воздухораспределительная система. Она также имеет вход в камеру сгорания газов, но при этом оснащается обратным клапаном.

Остается вварить ко второй трети корпуса водяную рубашку – теплообменник для водяного контура, приварить крышку с дымоходной трубой и оборудовать готовый газогенератор для дома приточными отверстиями в системе воздухораспределителя и камерой сгорания топлива. Последняя оснащается вентилятором малой мощности.

Итак, своими руками в домашних условиях, мастер создаст весьма полезную и экономичную конструкцию – топливный котел, работающий на любом мусоре.

Альтернативное применение: самодельный вариант для автомобиля

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Сейчас авто на дровах явление редкое. Когда-то на рубеже 30–40 годов, использование энергии дров было популярным, правда, личные автомобили выглядели громоздкими колымагами – приходилось возить за собой целую генераторную станцию, если хотелось ездить быстро и много. Тем не менее владельцам подсобных хозяйств, для обработки собственных угодий, конструкция бы очень пригодилась – об этом стоит подумать и использовать газогенератор на дровах своими руками не только для отопления. Газогенератор на дровах — это отличный вариант отопления помещения!

Виды оборудования

По особенностям устройства различают следующие виды газогенераторов:

вертикальный газген – установка прямого процесса газификации. Конструкция предусматривает поступление воздуха снизу через колосник, отведение газа выполняется сверху. Влага, необходимая для обогащения газа, подводится специальным каналом, так как в вертикальных газогенераторах влага из топлива не попадает в зону горения. В газгенах прямого процесса газификации применяется небитумиозное топливо – антрацит, уголь полукокс,
обратный – здесь газификация происходит в «перевернутом» порядке. Изделие собирается таким образом, чтобы попадающий внутрь воздух направлялся сразу же в среднюю часть корпуса, то есть туда, где инициируется горение. Образующиеся газообразные продукты выводятся ниже активной зоны, непосредственно в зольнике. Для таких агрегатов актуально смолистое топливо, в частности дрова и аналогичный уголь, отходы дереообработки,
горизонтальный – газификация протекает в поперечном направлении. Воздух поступает с высокой скоростью, а отвод предусмотрен сбоку в нижней части корпуса. Напротив фурмы установлена газоотборная решетка.

Вертикальный газген

Горизонтальные газгены способны легко адаптироваться к смене режимов работы, также среди достоинств агрегата отмечают то, что для пуска установки потребуется минимальный временной промежуток.

Из чего состоит пиролизный газ?

Порода древесины не влияет на состав смеси при пиролизе. Соответственно, береза, сосна и ель выделяют практически одинаковое количество всех вышеперечисленных газов. После пиролиза 1 куб. м дерева можно получить около 90 м3 неконденсирующегося газа.

Полезная теплота при сгорании 1 м3 неконденсирующегося газа, кДж/м3, вычисляется по формуле.

Для примера возьмем березу и сделаем расчёт калорийности газа:

Qнр=127,5*28,4%+108,1*3,0%+358,8*18,2+604,4*1,4=11 321,62 кДж/м3= 11,3 МДж/м3

Затем делим полученное число на 4,187. Таким образом, Qнр будет равен 2704 кКал/м3. Для сравнения калорийность природного газа составляет 8000 кКал/м3.

Дровяные машины сегодня

Автомобиль, работающий на дровах, это экологичное средство передвижения. Такое топливо не вредит атмосфере так сильно, как солярка и бензин. Имея ретротранспорт, вопрос наличия заправок становится неактуальным. Но такие автомобили безвозвратно утратили свою популярность. Сегодня газогенераторы интересны только энтузиастам или тем, кто хочет сэкономить на топливе. Не так давно экспериментально, в штучном экземпляре выпускались Москвич-2141, РАФ-2203, работающие на дровах. Конструкторы говорили, что при скорости 85 км/ч можно проехать 120 км, не заправляясь заново.

На данный момент авто на дровах повсеместно используются в Северной Корее, в связи с изоляцией и, как результат, нехваткой топлива.

Особенности

Дровяной генератор — далеко не новое изобретение, но современные технологии позволили несколько усовершенствовать более ранние устройства. Кроме того, для выработки электроэнергии используется несколько различных технологий.

Кроме того, термин «для топлива» несколько неточен, поскольку для работы такой станции подойдет любое твердое топливо (древесина, щепа, поддоны, уголь, кокс), в общем, все, что можно сжечь.

С самого начала следует отметить, что дрова, а точнее процесс их сжигания, выступает лишь в качестве источника энергии, обеспечивающего функционирование устройства, в котором вырабатывается электричество.

Основными преимуществами таких электростанций являются:

Возможность использования широкого спектра твердых видов топлива и их доступность;
Выработка электроэнергии в любом месте;
Использование различных технологий позволяет вырабатывать электроэнергию с очень разными характеристиками (достаточную для зарядки телефона и для питания промышленного оборудования);
Он также может выступать в качестве альтернативы при частых отключениях электроэнергии, а также в качестве основного источника электроэнергии.

Принцип работы оборудования

Основу любой электростанции формирует силовая начинка, которая в данном случае представлена двигателем внутреннего сгорания. В качестве источника энергии выступает дровяное топливо, при сгорании которого и генерируется электричество. Процесс работы сопровождается трансляцией крутящего момента на роторную установку. Вращение ротора и влечет выработку тока, который в дальнейшем может использоваться по-разному, в зависимости от запросов потребителей и силового потенциала самой станции, работающей на дровах. Электрогенератор, к примеру, может снабжаться розетками для подключения другого оборудования или небольших приборов. Некоторые модификации представляют собой комбинированные станции-печи, которые за счет электричества обеспечивают и функцию отопления. При этом надо понимать, что дровяные генераторы существенно проигрывают дизельным и даже бензиновым в показателях мощности, но для бытовых нужд такой выбор может быть оптимальным.

Термоэлектрогенераторы

Электростанции с генераторами, построенными по принципу Пельтье – достаточно интересный вариант.

Физик Пельтье обнаружил эффект, который сводится к тому, что при пропускании электроэнергии через проводники, состоящие из двух разнородных материалов, на одном из контактов происходит поглощение тепла, а на втором – выделение.

Ветряные электростанции – бесплатное электричество у вас дома

Причем эффект этот обратный – если с одной стороны проводник разогревать, а со второй – охлаждать, то в нем будет образовываться электроэнергия.

Именно обратный эффект используется в электростанциях на дровах. При сгорании они разогревают одну половину пластины (она и является термоэлектрогенератором), состоящую их кубиков, сделанных из разных металлов, а вторая же ее часть – охлаждается (для чего используются теплообменники), в результате чего на выводах пластины появляется электроэнергия.

Но есть у такого генератора несколько нюансов. Один из них – параметры выделяемой энергии напрямую зависят от разницы температуры на концах пластины, поэтому для их выравнивания и стабилизации необходимо использование регулятора напряжения.

Второй нюанс заключается в том, что выделяемая энергия – лишь побочный эффект, большая часть энергии при сгорании дров просто преобразуется в тепло. Из-за этого КПД такого типа станции не очень высокая.

К достоинствам электростанций с термоэлектрогенераторами относятся:

Длительный срок службы (нет подвижных частей);
Одновременно вырабатывается не только энергия, но и тепло, которое можно использоваться для обогрева или приготовления пищи;
Бесшумность работы.

Электростанции на дровах, использующие принцип Пельтье, — достаточно распространенный вариант, и выпускаются как портативные устройства, которые способны лишь выделить электроэнергии для зарядки маломощных потребителей (телефона, фонаря), так и промышленные, способные запитать мощные агрегаты.

Механизм и принцип работы газогенератора на дровах

С виду газогенератор кажется высокотехнологическим устройством, начиненным разнообразными сопутствующими устройствами. Однако, понимая физико-химические процессы, происходящие внутри, домашний мастер приходит к выводу, что собрать подобную конструкцию своими руками, несложно. Дровяной котел состоит из следующих комплектующих:

Корпус из жаропрочной стали.
Камера для загрузки дров и сгорания под действием высоких температур. Она оснащается колосниками и загрузочными люками – для топлива и удаления золы. Котел на опилках требует сетки из стали.
Распределительная коробка для воздуха с обратным клапаном, сообщающаяся посредством отверстий с камерами, где происходит основной процесс.
Патрубок для вывода сгенерированных газов в соответствующую разводку.
Охладители и фильтры. Получившийся продукт на выходе очищается от примесей, кислот и смол.

Комплектующие несложны в понимании и при навыках сварного дела газогенераторы на дровах своими руками изготавливаются быстро. КПД у кустарной установки не хуже чем у заводского агрегата.

Именно Георгу Имберту обязан мир за создание современного вида газогенератора. Всю свою жизнь он занимался усовершенствованием рассматриваемого механизма и внедрением его в повседневную жизнь человека.

1870 г. — древесное топливо впервые начали эксплуатировать в повседневной жизни, но в качестве источника энергии для приготовления пищи и освещения улиц. 1928 г. – первое испытание машины с газогенераторной установкой в СССР. 1934 г. – первый испытательный пробег. 1936 г. – в СССР началось официальное производство автомобилей и тракторов газогенераторного типа. 1938 г. – в Европе функционирует более 9 тыс. автомобилей на газогенераторном топливе. 1941 г. – количество таких машин в Европе увеличилось в 50 раз, в Германии достигло трехсот тыс. экземпляров. Интерес к газогенераторным установкам в качестве производителя топлива на основе древесины пришел в период Второй Мировой войны, когда стоимость топлива подорожала и жидкие виды топлива вместе с ископаемыми находились в дефиците. После войны о производстве топлива из древесины забыли, поскольку бензин снова стал доступен, как и ранее. 1957 г. – Швеция заинтересовалась исследованием в области срочного перехода стандартных автомобилей на газогенераторное топливо. В результате ученые получили огромный теоретический и практический опыт для реализации дальнейших разработок.

Особенности исполнения, составные части, функционал

Установка представляет собой механизированное устройство, вырабатывающее газ из различных видов твердого топлива — дров, угля, смесей. Полученное сырье используется в различных целях: его можно использовать для отопления домов, в качестве топлива для автомобилей, а также для электростанций. Конструкция газогенератора, работающего на дровах, основана на описанных ниже установках.

Корпус

Изготавливается из стальных пластин, которые соединяются сваркой. Цилиндрические модели являются наиболее распространенными. Кроме того, среди них довольно много бытовых газогенераторов прямоугольной формы. Корпус оснащен ножками, которые приварены к днищу.

Бункер

Бак установлен внутри корпуса и является камерой для загрузки топлива. Он повторяет форму танка и изготовлен из легкой углеродистой стали.

Камера сгорания

Он виден на дне корпуса и необходим для поддержания процесса горения. Камера сгорания изготовлена из жаропрочной стали, а некоторые модели имеют керамическую рабочую поверхность. В дальнем конце камеры установлен фланец из огнеупорной хромированной стали для растрескивания смол.

Как сделать бензогенератор своими руками

В центре камеры сгорания находятся отверстия, через которые подается воздух. Конструкция имеет калиброванные отверстия, которые соединены с воздухораспределительной коробкой. Обратный клапан на выходе из воздухораспределительной коробки предотвращает выход топливной массы из газогенератора.

Колосниковая решетка

Чугунная колосниковая решетка устанавливается в нижней части дымогенератора и поддерживает раскаленные угли. Средняя часть конструкции подвижна, что необходимо для очистки решетки от шлака. Решетку можно наклонить с помощью специального рычага.

Загрузочные люки

Он оснащен функционально эффективной крышкой с защитой от протекания. Особенности верхней дверной струны:

на горизонтальных петлях,
оснащен асбестовым шнуром,
дополнена специальным амортизатором.

В случае избыточного давления внутри камеры крышка люка поднимается с помощью пружины.

На боковой стороне корпуса также имеются верхний и нижний загрузочные люки:

верхний люк используется для добавления твердого топлива в зону восстановления,
нижний люк используется для удаления золы.

Газ выпускается через патрубок, который подсоединяется к трубе газопровода. Перед тем как выпустить его за пределы генератора, потенциал горячего газа используется для сушки топлива в зарядной камере. Таким образом, газоотводная труба проходит по круговой линии вокруг камеры, которая охватывает периметр между обсадной трубой и бункером. Газ отбирается в зоне регенерации, обычно в верхней половине блока газификации, но возможен отбор и из нижней части корпуса.

Фильтры

На выходе из блока газификатора газ поступает в фильтры, которые расположены за корпусом газификатора. Фильтры представляют собой трубчатые конструкции с подходящим для очистки наполнителем. Перед поступлением в фильтр газ тонкой очистки должен быть охлажден, для чего используется специальная камера охлаждения. Затем очищенный газ направляется в смесительный блок для смешивания с воздухом.

Как работает газогенератор

Чтобы понять, какая может быть польза от газогенератора в домашнем хозяйстве, надо разобраться в его принципе работы, а потом и устройстве. Тогда можно будет оценить затраты на его изготовление, а главное, какой удастся получить результат.

Итак, пиролизный газогенератор – это комплекс узлов и агрегатов, предназначенный для выделения смеси горючих газов из твердого топлива с целью его использования в двигателях внутреннего сгорания.

Если древесину сжигать в закрытом пространстве, ограничивая подачу кислорода, то на выходе можно получить смесь горючих газов. Вот их перечень:

угарный газ (оксид углерода СО);
водород (Н2);
метан (СН4);
прочие непредельные углеводороды (CnHm).

Эффективный дровяной газогенератор должен не просто вырабатывать горючую смесь, но и сделать ее пригодной к использованию. Поэтому весь цикл получения топлива для ДВС можно смело назвать технологическим процессом, состоящим из таких этапов:

газификация: древесина даже не горит, а тлеет при подаваемом количестве кислорода в размере 33—35% от необходимого для полноценного сжигания;
первичная грубая очистка: летучие частицы продуктов горения, что вырабатывают древесные газогенераторы после первого этапа, отделяются с помощью сухого вихревого фильтра – циклона;
вторичная грубая очистка: производится в скруббере – очистителе, где поток горючего пропускается через воду;
охлаждение: продукты сгорания с температурой до 700 ºС проходят его в воздушном либо водяном теплообменнике;
тонкая очистка;
отправка потребителю: это может быть закачка горючего компрессором в бак-распределитель либо подача в смеситель, а затем — сразу в ДВС.

Рассмотреть устройство и принцип работы газогенератора в промышленном исполнении можно на технологической схеме, представленной ниже:

Полный цикл получения газа достаточно сложен, поскольку включает в себя несколько различных установок. Самая основная – это газогенератор, представляющий собой металлическую колонну цилиндрической либо прямоугольной формы, имеющую сужение книзу. В колонне имеются патрубки для воздуха и выхода газа, а также лючок доступа в зольник. Сверху агрегат оборудован крышкой для загрузки топлива, дымоход к корпусу не присоединяется, он просто отсутствует. Процесс горения и пиролиза, проходящий внутри колонны, хорошо отражает схема газогенератора:

Не вдаваясь в тонкости химических реакций, проходящих внутри колонны, отметим, что на выходе из нее получается смесь газов, описанная выше. Только она загрязнена частицами и побочными продуктами горения и обладает высокой температурой. Изучив чертежи газогенераторов любой конструкции, можно заметить, что все остальное оборудование предназначено для приведения газа в норму. Воздух в зону горения подается принудительно тяговой или дутьевой машиной (простыми словами — вентилятором).

Надо сказать, что самодельный газогенератор на дровах делается домашними мастерами-умельцами не такой сложной конструкции и технология выделения газа в нем несколько упрощена, о чем будет рассказано ниже.

Установка и установочное место

В местах накопления людей;
В плохо освещенных помещениях;
В погребе и подвале;
Рядом с устройствами, выделяющими вещества которые вредны;
Вблизи огнеопасных агрегатов;
Рядом с самовзрывающимися смесями;
Вблизи материала, выделяющего ацетилен;
В работающих на дровах и угле котельных установок;
Рядом с компрессорами, кондиционерами и вентиляторами, забирающими кислород;
На расстоянии менее 1 м от газовых воздухонагревателей;
Рядом с тепловыми и работающими от электричества устройствами;

Ставить устройство нужно в стороне от проездов и проходов. Оно должно быть ограждено.

Установка должна выполняться в местах, недоступных для деток и животных живущих дома. Устройство просит непрерывного надзора.

Что собой представляет газогенератор на дровах

Газогенератор имеет довольно простую конструкцию, так как все процессы, идущие в нем, основаны на пиролизном горении дров. То есть, идея газогенераторов базируется на пиролизных котлах, где дерево сгорает в недостатке воздуха, выделяя при этом большое количество различных газов. Далее будет приведена информация о строении этого приспособления.

Корпус. Его обычно изготавливают из листовой стали. Все элементы соединяются сваркой. Вообще корпус может иметь как цилиндрическую, так и прямоугольную форму хотя форма цилиндра является более распространенной, да и смотрится эстетично. В нижней части сваривают ножки, на которых конструкция будет стоять.
Бункер. Его также изготавливают из листовой стали с малым содержанием углерода. Как и корпус, бункер также может иметь форму цилиндра или прямоугольника. Он вносится внутрь корпуса, и крепится к стенкам корпуса с помощью болтов. Также должна быть крышка, закрывающая отверстие сверху, которое ведет в бункер. В качестве уплотнителя используют асбест или какой-нибудь другой материал.
Камера сгорания. Она располагается внизу, и изготавливается обычно из стали с повышенным содержанием хрома. Здесь происходит горение твердого топлива в условиях недостаточного воздухоснабжения. Между внутренними стенками корпуса и камерой сгорания имеются асбестовые шнуры. На боковых стенках камеры сгорания находятся несколько отверстий, или как их еще называют, фурмы для подачи воздуха, через которые воздух подается в камеру сгорания. Эти фурмы соединяются с воздухораспределительной емкостью, которая сообщается с атмосферой. Когда воздух выходит из этой емкости, он преодолевает обратный клапан. Функция этого клапана заключается в том, чтобы заблокировать выход образовавшегося при горении дров газа наружу.
Колосниковая решетка находится в нижней части устройства. Ее функция заключается в поддержании раскаленного топлива. Также через многочисленные отверстия этой решетки зола, образовавшаяся в ходе горения топлива, попадает в зольник.
Загрузочные люки. В конструкции бытовых газогенераторов имеются три таких люка. Первый находится сверху, ее крышка откидываются горизонтально. В качестве герметизации при закрытии и уплотнения используются асбестовые шнуры. В современных моделях в зоне крепления люка можно найти специальную пружину-амортизатор, который автоматически приходит в действие, если внутри устройства давление превысило определенную норму. Под действием этой пружины люк опрокидывается. Сбоку конструкции имеются еще два загрузочных люка. Первый из них расположен на уровне зоны восстановления. Этот люк используется для загрузки топлива в эту зону. Нижний люк располагается на нижнем конце устройства, на уровне зольника. Он применяется для ее очистки. Газ, образовавшийся в ходе горения твердого топлива, выводится из верхней части конструкции. Для этого там имеется специальный патрубок для вывода газа.

Далее будут рассмотрены процессы, в ходе которых из древесины выделяются горючие газы. В целом, всю конструкцию можно разделить на несколько зон:

Зона подсушки. Она находится в верхней части конструкции, сразу же под загрузочным люком. Здесь топливо быстро сушится благодаря тому, что температура в этой зоне достигает порядка 190 градусов по Цельсию.
Зона сухой перегонки. Она расположена ниже зоны сушки. Иссушенное топливо здесь подвергается обугливанию благодаря тому, что температура достигает до 500 градусов. В ходе этих процессов из топлива удаляются смолы и некоторые кислоты органического происхождения.
Зона горения. Находится в нижней части. Топливо попадает сюда и сгорает при температуре в 1200 градусов. Через специальные фурмы подается воздух. В ходе горения выделяются угарный и углекислый газы.
Зона восстановления. Газы, выделившиеся в ходе горения топлива, поднимаются вверх, и достигают зоны восстановления. Сюда через специальный люк загружают уголь, который держится на колоснике. Угарный и углекислый газы реагируют с углем. Когда во взаимодействие вступают углекислый газ и уголь, то в ходе реакции образуется угарный газ. Но в угле имеется вода, которая также проявляет активность по отношению к газам. В результате всех этих реакций образуются угарный газ, углекислый газ, водород, метан, некоторые летучие непредельные углеводородные соединения, азот. Эта смесь газов очищается от всех примесей, затем смешивается с воздухом. Это и есть конечный результат. Полученная смесь газов может применяться для бытовых нужд.

Газогенератор для отопления дома своими руками

Суть всего процесса — неполное сгорание, когда тепло от горящего твердого топлива создает газы, которые не могут полностью сгореть из-за недостаточного количества кислорода из доступной подачи воздуха, затем происходит фильтрация (что по массе: 20% водорода, 20% окиси углерода, от 50 до 60% азота и немного метана). При этом можно сделать био газогенератор своими руками, а в качестве топлива использовать любой вид биомассы (органический материал), который будет гореть, включая дерево, бумагу, уголь и т.д.

Для создания такого агрегата потребуется обзавестись сваркой (или найти сварщика), угловой шлифовальной машиной, кислородно-ацетиленовой горелкой и дрелью, а также знанием того, как их использовать.

Теоретически газогенератор можно сделать любого размера. Но не стоит забывать, что любое топливо, которое будет использоваться, должно легко проходить через трубу подачи (она действует как сушилка и бункер). Топочная труба подает топливо в камеру горения, где оно сгорает. Затем газы забираются из блока газификации и вытягиваются через блоки фильтров. Нужно добавить конденсатор после циклонного фильтра, чтобы получить как можно больше влаги из газа.

1. Блок газификатора

Первое — прочная основа. Все должно быть герметичным. На фото использован отрезок трубы 120,6 мм, решётка сделана из тормозного ротора с вырезанным дном, к которой приварена арматура 6 мм. Отверстие для удаления золы выполнено из куска 152-миллиметровой трубы с крышкой из стальной пластины. Нередко как основу для изготовления блока используют ненужные бидоны, старые стальные бочки.

2. Циклонный фильтр

Фильтрующие блоки — самая легкая часть всей сборки самодельного газогенератора своими руками. Первое из двух фильтрующих устройств представляет собой циклонный фильтр, который действует с одной стороны как фильтр, а с другой — как конденсатор. Водяной пар, креозот, гудрон и некоторые частицы собираются на внутренней части. Все, что нужно сделать, — запустить трубу из блока газификации через боковую стенку бака под углом, чтобы запустить циклон.

Затем пропустите другую трубу через верхнюю часть резервуара, которая находится примерно в 50 мм от дна. Лучше добавить резиновую прокладку между фланцем и крышкой, чтобы обеспечить хорошую герметичность. Теперь просто прикрутите банку.

3. Тонкий очиститель

Сделан из металлической прочной коробки. Труба, проходящая через верх конструкции, идет прямо от верхней части циклонного фильтра. Далее идут элементы сантехники: сначала тройник, который разделяется между воздушным компрессором и выходом, клапаны предназначены для переключения между ними.

Вариантов изготовления устройства довольно много, ещё один пример газогенератора своими руками на видео:

Газогенератор на дровах для отопления дома: устройство и изготовление своими руками