Газ, который мы часто используем для приготовления пищи, отопления дома и нагрева воды для хозяйственных нужд, добывается не только из недр земли. Его можно получить, сжигая некоторые природные материалы, к примеру, древесину, опилки, уголь, торф, отходы сельского хозяйства и прочее. Даже некоторые виды мусора пригодны для этого дела (старый паркет, линолеум некоторые виды пластика). Ведь при сгорании вышеуказанных материалов выделяется газ, который, если смешать в определенных пропорциях с кислородом, прекрасно горит и выделяет относительно большое количество тепловой энергии. Только для этого вам придется приобрести специальный вид отопительного оборудования – газогенератор на дровах.
Итак, чтобы дрова в топке смогли выделить необходимое количество горючего газа, необходимо, чтобы они горели при небольшой подаче кислорода. По сути, топливо должно не гореть, а тлеть. Но при этом температура внутри камеры должна быть немаленькой, не меньше +1100°С. Это одно из основных условий.
С газами такой температуры работать очень сложно, ведь их качество достаточно низкое, чтобы использовать его по прямому назначению. Просто коэффициент полезного действия от их сжигания будет не очень большим, поэтому топочные газы обычно очищают. Но перед этим их необходимо немного охладить.
Горизонтальная модель газогенератора
Чистка газов производится на специальных фильтрах, где их очищают от золы, взвешенных частиц, кислот (муравьиной и уксусной) и других примесей. После чего они поступает в смесительную емкость, где производится смешение газов со свежим воздухом. И вот уже готовая воздушно-газовая смесь может быть использована по прямому назначению. Вот такой принцип работы газогенератора на дровах. Процесс не самый простой, поэтому и устройство данного агрегата непростое. Хотя многие домашние мастера изготавливают их своими руками.
Кстати, пиролизные котлы на твердом топливе – это одна из разновидностей газогенератора. Правда, в них отсутствует этапы охлаждения топочных газов и их очистка. Горючий материал сразу же из камеры сгорания дров попадает внутрь второй топки, где газы обогащаются кислородом и сжигаются. Для других целей газ не используется.
Достоинства и недостатки
Как и любой вид отопительного оборудования, газогенераторные котлы на твердом топливе обладают плюсами и минусами в конструкции и эксплуатации.
Простая конструкция
Достоинства
- Начнем с коэффициента полезного действия, как с самого основополагающего критерия эффективной работы агрегата. Так вот у пиролизных твердотопливных котлов он имеет диапазон 85-95%. Для сравнения: у обычных дровяных агрегатов КПД не превышает 65%. Коэффициент полезного действия определяет соотношение расхода топлива, которого хватает на выработку необходимого количества тепловой энергии. А она, в свою очередь, должна быть рационально использована для поддержания необходимого температурного режима внутри помещений. Вот такая сложная взаимосвязь.
- В газогенераторах топливо горит гораздо дольше, чем в обычных приборах. Если в качестве топлива используются дрова, то продолжительность сжигания одной закладки может хватить на пару дней. С углем этот показатель гораздо больше, до одной недели.
- Устройство газогенератора на дровах имеет определенные конструктивные особенности, которые помогают сжечь топливо до конца. Остается лишь одна зола и сажа на стенках камеры сгорания. Почему это положительная сторона? Здесь два фактора: закладка горит дольше, чистка прибора упрощается.
- Обычно твердотопливные котлы плохо поддаются автоматизации. Регулировать процессы, происходящие внутри агрегата практически невозможно. В газогенераторных печах на дровах процесс горения можно автоматизировать. Конечно, это не так просто, как, скажем, с газовыми или электрическими отопительными приборами, но такая возможность присутствует.
- Так как угарные газы очищаются и сгорают, то это говорит о том, что в окружающую атмосферу попадает незначительное количество вредных веществ. На сегодняшний день это один из самых жестких требований, который пиролизными котлами на дровах полностью выполняются.
- Современные модели газогенераторов обладают различными преимуществами, которые выделяют их из общей категории твердотопливных котлов. К примеру, в топке некоторых моделей можно впихнуть поленья длиною больше одного метра и использовать древесину с влажность до 50%.
Устройство самодельного газогенератора
Недостатки
- Большой недостаток газогенераторных котлов на дровах – это сложность подачи воздуха в камеру смешения с угарными газами. Естественным способом это сделать очень трудно, поэтому практически все модели в своей конструкции используют механический надув при помощи вентилятора. А это говорит о том, что наш котел тут же переходит в категорию «энергозависимых агрегатов».
- Если упустить момент падения мощности, особенно, когда она падает ниже половины своего номинала, то на стенках камеры сгорания и в дымоходе тут же начинает образовываться деготь за счет сажи и конденсации влажных паров. Поэтому совет – всегда держите минимальный температурный режим в +60°С.
- Цена генераторов на дровах для дома выше обычных твердотопливных котлов практически вдвое. Конечно, есть предложения на рынке в виде самодельных отопительных приборов, но нет гарантии, что этот вариант будет работать эффективно и экономно. Так что не стоит рисковать.
Внимание! Выше уже говорилось, что автоматизировать газогенератор проще, чем классический твердотопливный котел. Добавим, что генератор с блоком автоматики работает в разы безопаснее.
Принципиальная схема обычного пиролизного котла
Разновидности дровяных генераторов
Существует достаточно большой модельный ряд газогенераторов, которые работают на дровах. Здесь и очень простые конструкции в виде буржуек, есть и сложные агрегаты, в которых проводятся все процессы: от сжигания дров до чистки топочных газов и их сгорания.
К примеру, твердотопливный котел-буржуйка. По сути, это обычная буржуйка с разделенной пополам топкой горизонтальной перемычкой, один конец которой не доходит до стенки печки. Остается небольшой зазор, по которому топочные газы перемещаются в верхнюю камеру сгорания. Вторая топка представляет собой систему каналов, по которым газы перемещаются снизу вверх. При этом они захватывают свежий холодный воздух, поступающий внутрь котла из нижних сопел. Здесь же и происходит смешение и получение воздушно-газовой смеси. Кстати, холодный воздух, проходя по соплам и каналам, тоже нагревается, так что волноваться, что смесь не загорится, нет причин.
Такая буржуйка хоть и обладает неплохим КПД, все равно является малопроизводительным отопительным агрегатом. Использовать ее для основной радиаторной системы отопления не рекомендуется. А вот для теплых полов она в самый раз.
Пиролизная печь буржуйка
Для основной отопительной системы лучше всего подойдут твердотопливные пиролизные котлы длительного горения. Основа их эффективной работы – это правильно проводимый процесс пиролиза в первой камере сгорания, куда закладываются дрова. Как уже было сказано выше, они в топке должны просто тлеть, ведь сюда поступает небольшое количество свежего воздуха.
От того, как правильно будет проведено размещение топлива и будет зависеть качество его сжигания. Поэтому рекомендуется дрова укладывать как можно ближе друг к другу, оставляя минимальные зазоры между ними. Чем меньше свободного пространства останется, тем лучше. Существует два вида укладки дров:
- Рядами в горизонтальной плоскости.
- В виде клети или колодца.
Итак, подведем итог. Газогенераторы, работающие на дровах — это неоспоримо наилучший вариант из категории «твердотопливных котлов». У них достаточно большое количество преимуществ перед другими моделями данной категории. Но хотелось бы отметить высокий КПД. Даже только из-за него можно было сделать выбор в сторону газогенератора.
Не забудьте оценить статью.
За тысячи лет истории человечество научилось добывать нефть и газ, изобрело электричество, использует энергию ветра и солнца, но по прежнему сжигает в топках древесину. Дрова, опилки, старое дерево, отходы деятельности деревообрабатывающих предприятий – все это можно использовать, если сделать дровяной газогенератор своими руками.
Немало мастеров успешно используют это устройство для дома и даже для автомобиля. Если вы заинтересовались этой темой, или появилась идея самостоятельно сделать генератор, мы расскажем как это реализовать на практике.
В нашем материале речь пойдет о принципе действия дровяного газогенератора, достоинствах и недостатках такой системы, а также о том, как самостоятельно собрать такое устройство.
Быстрое сжигание дров на открытом воздухе дает, главным образом, некоторое количество полезного тепла. Но совсем иначе древесина ведет себя при так называемом , т.е. при горении в присутствии очень малого количества кислорода.
В такой ситуации наблюдается не столько горение, сколько тление древесины. А полезным продуктом этого процесса является не тепло, а горючий газ.
Газогенераторы некогда активно использовались в качестве поставщика топлива для авто. И сейчас можно изредка встретить машины, работающие на вырабатываемом ими газе:
Галерея изображений
Декабрь 11th, 2015 
Admin
Давным-давно, в 1930-х годах, в нашей стране прошли первые испытания необычных – газогенераторных – автомобилей. Внешне они отличались от обыкновенных тем, что были оборудованы коробчатой конструкцией, стоящей за кабиной, но внутри отличий было гораздо больше, ведь в качестве топлива использовалась деревянные чурки! Выпускались они не от хорошей жизни, поскольку стране не хватало бензина. Поэтому, несмотря на то, что достоинств у таких автомобилей было меньше, чем недостатков, их продолжали производить. В Великой Отечественной, газогенераторные грузовики активно использовались в тылу. Ведь все жидкое топливо шло на фронт, а для гражданского автотранспорта его не хватало.
После войны ситуация со снабжением стала налаживаться, и газогенераторные автомобили стали частью истории. Однако и по сей день встречаются люди, которые пытаются создать подобные устройства своими руками для бытовых нужд, а некоторые умельцы ставят эксперименты над своими машинами, устанавливая на них газогенератор.
Есть ли смысл переоборудовать своего «железного коня»? И как вообще как работает газогенератор на дровах? Эти вопросы мы и рассмотрим в сегодняшней статье.
Вначале будет целесообразно разобраться, какова схема работы газогенераторной установки. Быть может, это знание вам и не пригодится, но если вы всерьез хотите разобраться в данной теме, без этой информации не обойтись.
Полное название установки данного типа звучит как «пиролизный газогенератор». Это устройство предназначено для того, чтобы выделять смесь газов путем пиролиза (термического разложения) дров, торфяных брикетов, древесного угля или иных видов твердого топлива, чтобы потом использовать данную смесь в ДВС в качестве горючего.
Ниже мы рассмотрим принцип работы и устройство газогенераторной установки, в которой в роли топлива используются дрова.
Принцип работы основан на том, что при пиролизе древесины выделяется смесь из нескольких горючих газов. Она состоит из угарного газа, водорода, метана и прочих непредельных углеводородов.
Состав пиролизного газа из древесины:
Кроме того, в ней присутствуют и негорючие соединения, например, углекислый газ и водяной пар.
Для примера: Мы рассчитаем калорийность газа, при использовании в качестве топлива березу.
Q н р =127,5*28,4%+108,1*3,0%+358,8*18,2+604,4*1,4=11 321,62 кДж/м 3 = 11,3 МДж/м 3
А кому интересно сколько это в кКал/м 3 , тогда необходимо разделить калорийность газа на 4,187 . Следовательно Q н р =2704 кКал/м 3 . Если сравнивать этот показатель с природным газом, то его калорийность порядка 8000 кКал/м 3 .
Однако просто выделить газовую смесь мало, надо еще и сделать так, чтобы она могла быть пригодной в качестве горючего для ДВС. По этой причине в газогенераторе протекает целый технологический процесс, который можно разделить на несколько этапов:
1) На первом из них топливо (в нашем случае – дрова), не сжигается, а термически разлагается из-за дефицита кислорода, который подается в размере 1/3 от нормального количества для горения;
2) На втором происходит удаление летучих частиц, посредством циклона (иначе говоря – сухого вихревого фильтра);
4) Потом охлажденная смесь отправляется на тонкую очистку;
5) В конечном итоге с газ подается в смеситель, а через него попадает в двигатель.
Ниже приведена схема газогенератора промышленного типа, который отличается от автомобильного тем, что у него есть скруббер (дополнительный фильтр грубой очистки), а топливо подается в распределительный бак:
Основным агрегатом, из числа представленных на схеме является, конечно, газогенератор. Внешне он выглядит как колонна в форме цилиндра или параллелепипеда, которая плавно сужается к нижней части. Из корпуса выходят несколько патрубков, через которые поступает воздух и выходит горючая смесь. Кроме того, прорезан лючок, открывающий доступ в зольник. Вверху у газогенератора есть большая крышка, которая открывается во время загрузки топлива. Дымохода нет, поскольку он и не нужен. Ниже представлена схема газогенератора:
Где 1 – БУНКЕР, 2 – ТОПЛИВНИК, 3 - ЗОЛЬНИК;
Остальные агрегаты, представленные на общей схеме газогенераторной установки, необходимы для того, чтобы очистить смесь газов и сделать ее пригодной для использования в ДВС, поскольку в исходном виде она сильно загрязнена мелкими частичками и обладает чересчур высокой температурой.
Естественно, установки, которые производятся кустарным методом, устроены значительно проще, нежели промышленные, что, увы, самым драматичным образом сказывается на их КПД.
Интересные факты о газогенераторах – правда или ложь?
Газогенераторные установки окружены целым облаком мифов, которые кочуют из одного журнала в другой и активно муссируются в Сети. Порой встречаются совсем уж фантастические утверждения. Имеют ли они под собой реальную почву? Далеко не всегда, и в этом вы убедитесь.
Миф №1 .
Утверждение о якобы невероятно высоком КПД газогенератора. Приводятся заоблачные цифры в 90% или даже больше. На самом деле, из-за происходящих в процессе пиролиза химических реакций коэффициент полезного действия не превышает 75-80%.
Миф №2.
Звучит он следующим образом: газогенераторная установка может без каких-либо проблем работать даже на влажном топливе. Частично, это верно, так что такое утверждение не совсем миф. Однако существует маленький нюанс – влажное топливо снижает объем получаемой смеси. В некоторых случаях падение производительности может достигать 1/4, а все потому, что тепловая энергия уходит не на выделение газов, а на испарение водяного пара, что приводит к падению температуры и замедлению процесса пиролиза. Так что дрова стоит хорошенько просушить перед закладкой в бункер.
Миф №3
Заключается в том, что при использовании газогенератора можно сэкономить на отоплении дома, если сравнивать с традиционным твердотопливным котлом. Убедиться в неправильности данного тезиса можно, произведя несложные арифметические расчеты стоимости котла и газогенераторной установки, которая еще будет занимать много места.
Как сделать авто на дровах своими руками
Если вы хотите попробовать перевести свою машину на дрова, на вашем пути встанет множество препятствий. Конструируя газогенераторную установку, вам надо будет сделать ее одновременно небольшой, довольно легкой и в тоже время высокоэффективной. Если позволяют финансы, наилучшим решением будет пойти по пути умельцев из-за рубежа и использовать нержавеющую сталь для корпуса самого газогенератора, фильтра и охладителя.
Это даст вам заметный выигрыш в массе всей конструкции, причем без потери прочности. Однако нержавейка обойдется вам в копеечку, и поэтому отечественные мастера часто заменяют ее обычной сталью.
На изображении внизу приведена схема самой совершенной автомобильной газогенераторной установки, которой оснащались серийные автомобили (речь идет о грузовике «УралЗИС-352″, выпускавшимся в 1950-х гг.). Именно на ее конструкцию лучше всего ориентироваться при сборке своего газогенератора:
Для начала надо будет сделать наружную емкость – для этой цели прекрасно подойдет прочная железная бочка или завальцованный и заваренный лист металла толщиной не менее 1 мм, для внутренней же сгодится газовый баллон (для пропана) или ресивер от грузовика (КамАЗа, например). Не забудьте прорезать в корпусе дверцу для доступа к зольнику, иначе вы не сможете его чистить. Внизу камеры сгорания следует расположить горловину – там будут осаждаться смолы. Колосниковую решетку легко сделать из прочной арматуры, а для патрубков придется подыскать трубы подходящего размера и диаметра. Из листа металла толщиной 5 мм получатся отличная крышка и днище. В качестве уплотнителя используйте асбестовый шнур (не забудьте нанести на него пропитку в виде графитной смазки).
На фильтр грубой очистки можно пустить отслуживший свое огнетушитель. В нижней части он оснащается насадкой в форме конуса со штуцером, а сверху вваривается патрубок, через который будет выходить очищенный газ. Сбоку, в корпус, врезается еще один штуцер для подачи продуктов горения. Общая схема циклона приведена ниже:
Так как смесь газов обладает слишком высокой температурой, в ДВС ее использовать нельзя. Поэтому газы необходимо охладить. В качестве охладителя можно использовать как обыкновенную «гармошку», применяющуюся в системах отопления, так и более продвинутый биметаллический радиатор, разместив его так, чтобы он хорошо обдувался набегающим потоком воздуха.
После охладителя газы нужно очистить еще раз с помощью фильтра тонкой очистки. Тут тоже подойдет корпус от старого огнетушителя, а вот фильтрующий элемент выбирайте на свое усмотрение. Узлы и агрегаты следует объединить согласно данной схеме:
Кроме того, вам понадобится еще 2 детали. Первая из них – это смеситель, с помощью которого вы будете регулировать топливно-воздушную смесь для ДВС. Вторая – вентилятор с реле, необходимый для нагнетания газа во время розжига (после запуска мотора в системе появляется разряжение, и вентилятор на этом этапе должен отключаться). Кстати говоря, вентилятор устанавливается в воздухораспределительной коробке, оснащенной обратным клапаном. Коробка не является частью газогенератора, а устанавливается отдельно.
Хотя идея перевести машину с бензина на дрова и кажется весьма привлекательной, равноценной замены не получится. При всех достоинствах газогенератора, двигатель, работающий на смеси горючих газов, просто неспособен развивать мощность, сравнимую с мотором на жидком топливе. Как следствие, динамика оставляет желать лучшего (даже 70-80 км/ч- скорость практически недостижимая). Другое дело, если газогенераторная установка создается с целью отопления жилья в негазифицированных населенных пунктах. В данном случае это весьма неплохой вариант, на который определенно стоит обратить внимание.
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.
– это не шутка и не оговорка. Практически любой автомобиль может ездить при помощи не бензина, метана, пропана, а дров. В этой статье вы узнаете не только о том, как автомобиль передвигается при помощи дров, но и как это сделать своими силами.
Нива на дровах
С 1672 года, когда Фердинанд Вербст создал первую самоходную тележку, прошло без малого 350 лет. Но его идея движения за счёт сжигания твёрдого топлива до сих пор не оставляет в покое энтузиастов и изобретателей. Более того, британский грузовой автомобиль на дровах Sentinel прекратили выпускать только в 1959 году!
Как ни удивительно и невероятно, но это факт! Хотя и малоизвестный в нашей стране. У нас достаточно мест, куда пока не дотянулась ветка заправочных станций. А подготовить дрова не составит проблем. Так почему не воспользоваться этими преимуществами и не применить дрова в качестве источника энергии для собственного авто?
Жигули на дровах
Принцип работы авто на дровах
Особенностью конструкции дровяных автомобилей является наличие установки, в которой добывается газовая смесь. Затем эта смесь подаётся в ДВС и там сгорает. В результате автомобиль двигается. Конечно, эта установка должна занимать некоторое место. К тому же она совсем не малых размеров и оснащена дополнительным оборудованием в виде трубок, радиатора, фильтра.
Газогенератор – это та самая установка, в которой дрова превращаются в газ. То, что газ является альтернативным источником энергии для авто, уже давно не секрет. Тому подтверждение – обширная сеть газовых заправок. Но добыть газ самостоятельно, не прерывая движения и не привязываясь к заправкам не только возможно, но и реально. И именно бортовой газогенератор способен выработать столько газа, сколько нам будет нужно.
Но есть один момент. Горячий газ не так эффективен, тем более с примесями. Значит, его нужно сначала остудить и очистить. Какие проблемы? Сказано – сделано.
Очистка газа в генераторе
Покинув пределы установки, газ проходит по трубам, патрубкам, фильтрам, радиатору. В процессе движения он освобождается от лишних частиц пыли, смол, уксусной/муравьиной кислоты, влаги и температуры. Примеси, проходя по лабиринтам, оседают на стенках или выпадают в осадок в виде твёрдых частиц или жидкого конденсата. Подведённый к карбюратору через тройник, газ объединяется с воздухом и нагнетается в двигатель.
Теперь горючая газовая смесь дошла не только до нужной кондиции, но и подошла непосредственно к ДВС. Газ попадает внутрь камеры сгорания и… ура!
Двигатель остаётся на месте. Подвеска, сцепление, салон тоже. Единственная загвоздка – где разместить газогенераторную установку? Как проложить патрубки, чтобы автомобиль не напоминал паровоз? А запасы дров где возить? Вопросов много, но обо всём по порядку.
Принцип работы газогенератора (суть газогенератора)
Изготовить газогенератор самостоятельно – это вполне посильное занятие. Установить его на автомобиль – тоже. Но для начала необходимо понимать суть процесса и особенности устройства.
Сам газогенератор представляет собой цилиндр с зауженной нижней частью. Назовём его бункер, у которого цилиндрическая часть служит накопителем дров. В зауженной части происходит сгорание дров. Мелко нарубленные дровяные заготовки сами сползают вниз под собственным весом. Этим сползанием и обеспечивается непрерывная подача дров в зону горения, нижнюю часть.
Пепел оседает на зольной площадке и затем удаляется при чистке. Масса дровяного запаса загружается через верхний люк. Их небольшие чушки плотно укладываются от колосников до верхней крышки. Крышка бункера задраивается, чтобы не было утечек. Газогенератор разжигается и через несколько минут автомобиль может трогаться в путь!
Схема газогенератора
Нет, не подумайте, это не открытый пионерский костёр. Необходимый для горения воздух подаётся дозировано, через трубу. На противоположной стороне от подающей воздух трубы находится труба отвода нужной нам газовой смеси. При дозированной подаче воздуха активного горения не происходит. Дрова подвергаются пиролизу, то есть «тушатся» при слабом горении с активным выделением горючих газов.
Основная цель работы газогенератора состоит в получении горючего газа – оксида углерода. Именно он будет сгорать в ДВС. С точки зрения химии, этот процесс можно описать как полное и неполное сгорание, при котором выделяются оксид углерода и углекислый газ. В процессе горения, тления и непосредственного контакта с остаточной влагой в дровах получается смесь из горючих:
- оксид углерода;
- метан;
- водород;
- непредельные углеводороды
и негорючих компонентов:
- углекислый газ;
- кислород;
- азот;
- вода.
Типы газогенераторов
Выделяют три типа газогенераторов. Если воздух подаётся снизу, а газовая смесь отбирается сверху, то — это прямоточный тип.
Схема газогенератора прямой газификации
При таком расположении патрубков газы должны высвободиться при горении в нижней части конуса. Прохождение газов сквозь угли и деревянные чурочки сопровождается отдачей тепла и кислорода. Пропустив через себя горячие газы, древесина просушивается и подготавливается к предстоящему пиролизу.
Газогенератор поперечной газификации
Если же воздух для поддержания горения подавать в начале сужения бункера, а отбирать газы снизу, ниже уровня сжигания, то этот тип называется опрокинутым, перевёрнутым или обратным. Сжигание древесины происходит внутри, выше уровня колосников. Патрубок отбора газов располагается ниже колосниковой зоны. Такой принцип направления тяги напоминает курительную трубку, не правда ли?
Существует и промежуточный вариант, когда камера сгорания у опрокинутого типа ограничена наклонной перегородкой. Аккурат напротив патрубка подачи воздуха с обратной стороны наклонной перегородки образуется ниша. Именно из этой ниши и отбирается горючая газовая смесь. Патрубки подачи воздуха для поддержания горения и патрубок отвода газов находятся на одном уровне. Визуально линия подвода патрубков как бы пересекает поперёк цилиндрический бункер, поэтому этот тип газогенераторов получил название «поперечный» или «горизонтальный».
Прямой и горизонтальный типы очень хорошо зарекомендовали себя при использовании древесного угля и его брикетов, а также кокса из торфа. Опрокинутый или обратный тип получил широкое распространение для езды на высушенных деревянных чурочках.
Особенности конструкции газогенератора
Что характерно для всех типов газогенераторов, так это прохождение углекислого газа через разлагающийся уголь. Там газ отдаёт лишний кислород и становится оксидом углерода. Желательно, чтобы между камерой сгорания и радиатором, газ прошёл грубую фильтрацию от механических примесей в циклонном фильтре. В этом лабиринте может задержаться до 90% механических примесей и летучей пыли.
Принципиальная схема газогенератора
Роль радиатора нельзя недооценивать. Благодаря охлаждению, газ концентрируется и уменьшается в объёме. Это позволяет больше газа подать в ДВС. Потеря мощности двигателя во время работы от газогенератора во многом зависит от температуры поступающего в двигатель газа. Он обладает большой устойчивостью к детонации. Поэтому его надо охлаждать и охлаждать, чтобы сжимать и сжимать.
Очень компактно выглядит фильтр тонкой очистки, сваренный из двух канистр. Внутренний объём заполняется гранулированным шлаком и минеральной ватой. Эти компоненты очень хорошо очищают горючий газ. В нижней точке радиатора и фильтра тонкой очистки обязательно надо установить краны для стравливания конденсата. Газ остывает и очищается с выпадением росы. После пробега 200 км в этих ёмкостях накапливается порядка трёх литров жидкости.
Мотоцикл на газогенераторе
Все сварные швы и соединения должны быть герметичны. В случае утечки газов вы будете постоянно подбрасывать дровишки, а мощность двигателя и скорость автомобиля будут минимальными. Вся конструкция должна быть зафиксирована таким образом, чтобы не развалиться от вибрации на неровных дорогах.
Место для установки газогенератора
Ваша газогенерирующая установка может иметь самые разные формы и размеры. Нет чётких требований к размерам. Есть лишь строгое требование изготавливать газген из металла не тоньше трёх миллиметров. В багажнике, на крыже, в кузове, на тележке – место для его установки вы определяете сами. От этого зависит, будет ли он компактным или же нет.
Газогенератор в багажнике
При выборе места для газгена нужно подумать не только о его внешних размерах, длине отводящих патрубков, размере фильтров и радиатора. Очень важный момент - это загрузка новой партии дров через верхнюю крышку. При работающем двигателе дозаправка происходит с выделением незначительного количества газов. Когда двигатель заглушен, а в газогенераторе продолжается горение, то загрузка дров сопровождается массивным облаком кремово-жёлтого цвета.
Ретро газогенератор
Расположить такой агрегат можно только снаружи, причём сзади. Газогенератор все-таки должен иметь открытый, свободный доступ. Конечно же, чем дольше вы планируете ездить без дозаправки, тем больше должны быть размеры бункера газогенератора. Все остальные составные элементы агрегата будут изготавливаться соразмерно бункеру.
На грузовом автомобиле газогенератор можно установить между кабиной и бортом автомобиля со стороны водителя. Трубы, фильтр грубой очистки, радиатор можно расположить за кабиной. Большой цилиндрической форсы фильтр тонкой очистки расположится по другую стороны кабины, за пассажирской дверью. Чтобы было удобно сливать конденсат, подводящие патрубки и дренажные краны стоит вывести ниже фильтра тонкой очистки.
Газогенератор на грузовом автомобиле
На легковом автомобиле лучше устанавливать этот агрегат на открытой площадке. Будет ли для этих целей модифицирован багажник, приварена выносная площадка или оборудовано специальное прицепное устройство – дело ваше. Устанавливать газогенератор под крышкой багажника нежелательно. Вам не удастся избежать попадания в салон газов и дыма, ну и, конечно, угольной и прочей пыли.
Газогенератор – это устройство, благодаря которому можно добыть горючий газ. Прогоняя его через фильтры очистки и радиатор охлаждения, можно чистый холодных газ. Оксид углерода способен заменить традиционное топливо и обеспечить непрерывную работу штатного ДВС. Бензиновые и дизельные ДВС работают на газогенераторном газе без существенных потерь мощности.
Собираем газогенератор своими руками
Любой проект начинается с составления чертежа или начертания принципиальной схемы. Представления о внешнем виде газогенератора и принципе его работы у вас уже имеются. Осталось воплотить их в реальные формы.
Чтобы внешний вид нашего будущего газогенератора был эстетическим, надо подбирать заранее «правильные» детали.
Газогенератор из бочки
Бочка на 100 л, стальной бидон с герметичной крышкой на зажимах, фрагмент толстостенной трубы (длина около 300 мм, диаметр 150-160 мм), огнетушитель, стальной лист толщиной 6-10 мм (можно вообще применить диск от какой-нибудь тракторной техники), фрагмент бытового радиатора отопления.
В верхней части трубы прорезаем 5-6 отверстий. Это будет верхняя часть. К одному из них будет привариваться труба подачи воздуха. Через остальные отверстия будет выходить газовая смесь. К нижней части трубы привариваем перфорированное дно. Можно из нержавейки.
Внутренний вид газогенератора
Это будет наша колосниковая часть. На ней будут лежать угли, а пыль – просачиваться сквозь отверстия.
Внутри этого стакана нужно приварить металлический конус для медленной подачи углей. Перпендикулярно верхней части трубы (теперь это у вас уже не труба, а камера сгорания дров и восстановления газов) привариваем лист металла с вырезанным отверстием по внутреннему диаметру трубы. Этот лист буде служить дном для бункера, под который мы приготовили бидон. Днище бидона вы уже вырезали.
Часть газогенератора из бидона
Вся эта конструкция помещается в бочку и приваривается к ней так, чтобы снизу образовалось место для сбора золы, а горловина бидона выступала за верхние пределы бочки. Одно из отверстий в камере сгорания совмещаем с отверстием в стенке бочки и соединяем трубой подачи воздуха. Сверху привариваем лист металла, перекрывающий разницу в диаметрах горловин бидона и бочки. Снизу лист металла будет служить дном газогенератора.
Принципиальная конструкция готова. Остались сущие мелочи.
Собираем дополнительное оборудование для газгена
На стадии сборки газогенераторной колонны мы уже установили трубу подачи воздуха в камеру сгорания. Через другое отверстие на противоположной стороне бочки газовая смесь будет выходить сразу на фильтр грубой очистки. Для этого приспосабливаем наш огнетушитель. Привариваем в верхней части отводную трубу, а в нижней части трубу подачи привариваем так, чтобы смесь получала завихрение и по спирали поднималась к выходу. Это и есть наш фильтр грубой очистки циклонного типа.
Фильтр грубой очистки
После выхода из циклона газовая смесь должна пройти через радиатор и существенно охладиться. Помните, в нижней точке радиатора необходимо установить дренажную пробку. Лучше сразу подумать об этом, чтобы потом не нарушать собранную конструкцию или не почёсывать колени от неудобной позы.
Для фильтра тонко очистки подходят любые ёмкости, заполненные шлаком, минватой, соломой и т. д. Главное, чтобы они не были громоздкими и имели эстетический вид. Не забываем и про дренажную пробку или кран слива конденсата. Теперь ваш газогенератор совмещён с системами очистки и охлаждения. Можно устанавливать его на подготовленное место.
Газогенератор на Форде
Три важных момента
Трубы-краники подводятся к карбюратору для смешивания с воздухом и закачки в ДВС. Кстати, у труб-краников есть три немаловажных момента.
Трубы-краники на газогенераторе
Первый. Для прогрева перед первым запуском нужно 5–10 минут. Чтобы контролировать процесс, стоит установить верхний вертикальный кран сброса газов. Этот кран можно установить рядом с крышкой загрузки. Чем прозрачней будет становиться дым, тем ближе будет момент запуска.
Второй момент. Вывод наружу газов через трубу с краном, например, вниз и в сторону. Этот элемент необходим для определения кондиции газа. Генератор прогрелся и газы поступают равномерно. Но как определить степень чистоты газа и его температуру? Только визуально. Можно даже поджечь газ на этом конце трубы и посмотреть на цвет пламени.
Третий момент. Если пламя будет ближе к красно-оранжевым оттенкам, то система фильтрации засорена или недостаточна. Яркие цвета пламени говорят о наличии в газовой смеси твёрдых примесей золы и смол. Сразу переделывайте, иначе угробите карбюратор и проч. Пламя после очистки должно быть голубым с небольшими желтоватыми язычками.
И ещё. Чтобы в камеру сгорания не попадала лишняя влага, лучше приспособить съёмную заглушку или кран. Нужно ехать – кран открыли и воздух свободно поступает в камеру. Приехали в гараж – кран перекрыли и процесс горения прекратился.
Запасы топлива и первый старт
Чтобы наш газогенератор работал хорошо, надо позаботиться о дровишках. Высушенные брусочки 40х50х60 мм будут подходящими для нашего агрегата. Перед распиливанием надо очистить древесину от коры. Иначе будет много примесей смол.
Запас топлива для газогенератора
Проблема заготовки, сушки, распиливания дров может сойти на нет, если самому подготовить древесный уголь. Набиваете в бочку не распиленные дрова, поджигаете и накрываете крышкой. Присыпаете крышку слоем земли и оставляете на ночь. Утром у вас получится почти полная бочка древесного угля. Пересыпаете его в мешок, отделив от недогоревших головешек и угольной пыли.
Древесный уголь выделяет больше нужного газа, чем просто дрова. К тому же в нём уже почти нет смол и лишней влаги. Древесный уголь из магазина лучше не применяйте. Он делается на продажу и подходит только для костра. Для своего газогенератора лучше уголёк делать самому. Ведь, если сами соорудили газогенератор, то уж уголёк сделать своими руками будет несложно.
Открываем крышку газгена и заполняем бункер. Смачиваем керосином фитиль и поджигаем. Фитиль должен быть настолько длинным, чтобы достать до углей в камере сгорания. Когда дровишки-угольки занялись, лучше будет, если вы им поможете разгореться сильнее. Наденьте на патрубок подачи воздуха какой-нибудь нагнетатель, например, небольшой вентилятор или компрессор.
Направленный поток воздуха сможет «раздуть» горение в камере. Открываем верхний кран сброса газов и посматриваем на цвет дыма. Как только дым стал более чистый и прозрачный, перекрываем его. Теперь смотрим на нижний кран сброса газов.
Если поток не горячий, значит, наша смесь остудилась и готова к закачиванию в ДВС. Поджигаем выхлоп и по цвету пламени определяем, насколько очищен газ. Если температура газовой смеси из газогенератора и цвет её пламени вас устраивает, то всё готово для запуска двигателя. Перекрываем нижний кран сброса газа и направляем смесь в двигатель.
Примите поздравления с первым запуском!
Бензиновые и газовые заправки теперь не влияют на направление ваших дорог!
Конечно, вы не прекратите экспериментировать и установите дополнительные датчики. Краны, патрубки пустите по новому контуру. А может быть, даже разработаете эффективный фильтр тонкой очистки с применением водяной рубашки и проч. В любом случае не останавливайтесь на достигнутом!
Заводской газогенератор
Участвуйте в форумах, задавайте вопросы, копайтесь в библиотеках и на сайтах, отыскивайте интересные фото и видео про газогенераторы!
Удачи!
Видео самодельного газогенератора
