De-a lungul a mii de ani de istorie, omenirea a învățat să extragă petrol și gaze, a inventat electricitatea, folosește energia eoliană și solară, dar încă arde lemne în cuptoare. Lemn de foc, rumeguș, lemn vechi, deșeuri de la întreprinderile de prelucrare a lemnului - toate acestea pot fi folosite dacă faceți un generator de gaz pe lemne cu propriile mâini.
Mulți meșteri folosesc cu succes acest dispozitiv pentru casă și chiar pentru mașină. Dacă sunteți interesat de acest subiect sau aveți o idee pentru a realiza singur un generator, vă vom spune cum să îl implementați în practică.
În materialul nostru vom vorbi despre principiul de funcționare a unui generator de gaz pe lemne, despre avantajele și dezavantajele unui astfel de sistem, precum și despre cum să asamblați singur un astfel de dispozitiv.
Arderea rapidă a lemnului în aer liber produce în principal căldură utilă. Dar lemnul se comportă complet diferit sub așa-numitul, i.e. la ardere în prezenţa foarte puţin oxigen.
Într-o astfel de situație, nu se observă atât arderea, ci mai degrabă mocnirea lemnului. Iar produsul util al acestui proces nu este căldura, ci gazul inflamabil.
Generatoarele de gaz au fost odată utilizate în mod activ ca furnizor de combustibil pentru mașini. Și acum puteți găsi ocazional mașini care funcționează cu gazul pe care îl produc:
Galerie de imagini
Când lemnul arde încet, rezultatul este un amestec care conține următoarele produse:
- metan (CH4);
- hidrogen (H2);
- monoxid de carbon (aka CO sau monoxid de carbon);
- diverși carbohidrați limitatori;
- dioxid de carbon (CO 2);
- oxigen (O2);
- azot (N);
- vapori de apă
Doar o parte din aceste ingrediente sunt gaze inflamabile, restul este poluare sau balast neinflamabil, de care este mai bine să scapi. Prin urmare, este necesar nu numai arderea lemnului într-o instalație specială, ci și purificarea rezultatului și, de asemenea, răcirea amestecului de gaz rezultat.
În condiții de producție industrială, acest proces include următoarele etape:
- Arderea combustibilului solidîn prezența unei cantități mici (aproximativ 35% din normal) de oxigen.
- Curățare brută primară, adică separarea particulelor volatile într-un filtru ciclon vortex.
- Curățare secundară grosieră, în care gazul este purificat cu ajutorul unui filtru de apă, se folosește un așa-numit scrubber-purificator.
Dispozitivele de casă pentru uz casnic arată mai simple și ocupă mai puțin spațiu, dar principiul funcționării lor, precum și designul, sunt foarte asemănătoare. Înainte de a începe fabricarea unui astfel de dispozitiv, trebuie să gândiți totul cu atenție și, de asemenea, să elaborați sau să găsiți un design pentru unitate.
Pentru a furniza combustibil gazos unui motor pe benzină, acesta trebuie să fie răcit, curățat și amestecat cu aer în proporții adecvate. Pentru a face acest lucru, unitatea trebuie să fie echipată cu un ventilator de aprindere, un ciclon, un filtru, un mixer și un răcitor.
Galerie de imagini
Pasul 8: Generator de gaz de casă în „creștere completă”
Rămâne doar să suplimentăm generatorul de gaz de casă cu dispozitive care să asigure funcționarea normală și să rezolve problemele legate de instalarea lui pe o motocicletă cu sidecar.
Galerie de imagini
Desigur, cu cât dimensiunea și configurația unui generator de gaz de casă sunt mai apropiate de un model industrial, cu atât dispozitivul va fi mai eficient. A face o copie exactă a unui generator de gaz fabricat în fabrică acasă este dificil și nu este necesar.
Este mai ușor să copiați o unitate gata făcută în casă, cerând-o cunoscuților, prietenilor sau chiar folosind informații de pe Internet.
În primul rând, componentele principale ale generatorului de gaz sunt fabricate, apoi sunt asamblate într-un singur dispozitiv. Pentru a realiza un astfel de dispozitiv, trebuie să pregătiți următoarele elemente:
- Cadru.
- Buncăr de combustibil.
- Camera de ardere.
- Gâtul camerei de ardere.
- Unitate de distribuție a aerului.
- Unitate de filtrare.
- Conducta camerei de ardere.
- Grătar, uși și alte elemente similare.
Carcasa, uneori numită cameră de umplere, poate avea formă cilindrică sau cubică. Prin urmare, meșterul are două opțiuni pentru fabricarea sa: folosiți un recipient metalic adecvat, modificându-l ușor sau faceți corpul „de la zero” dintr-un colț și tablă.
Pentru a face un generator de gaz de casă, puteți utiliza materiale disponibile, de exemplu, un butoi metalic, butelii de gaz vechi, un corp de stingător etc.
Un buncăr pentru combustibil solid este realizat în același mod, adică tot dintr-o foaie de metal și un colț. Ulterior, buncărul este fixat în interiorul carcasei, astfel încât dimensiunile acestuia trebuie să fie adecvate. Cu toate acestea, uneori este mai ușor să transformați o parte din carcasa generatorului de gaz într-un buncăr. Pentru a face acest lucru, o parte din spațiu este separată folosind plăci metalice.
Materialul potrivit pentru interiorul unui generator de gaz pe lemne este oțel cu conținut scăzut de carbon. Carcasa trebuie acoperită cu un capac etanș. Etanșarea este o condiție importantă pentru funcționarea corectă a generatorului, deoarece astfel se asigură furnizarea unei cantități limitate de oxigen.
Un generator de gaz de casă este un dispozitiv destul de greu, trebuie avut grijă pentru a-i asigura stabilitatea. Pentru a face acest lucru, picioarele puternice sunt sudate pe partea inferioară a corpului. Capacul prin care se incarca combustibilul merita o atentie deosebita.
Uneori poate fi greu și nu este ușor să îl ridici singur. Pentru a rezolva problema, puteți folosi un arc amortizor special.
Camera de ardere va necesita oțel special rezistent la căldură, deoarece aici arde combustibilul la temperaturi foarte ridicate. Cu toate acestea, în aceste scopuri puteți utiliza cu succes o butelie de gaz casnică goală. Atât un container nou, cât și unul uzat vor funcționa.
Dacă cilindrul de gaz pentru fabricarea unui generator de gaz de uz casnic a fost folosit anterior, este mai bine să îl umpleți cu apă înainte de a începe lucrările de sudare. Acest lucru va preveni posibila ardere a gazelor reziduale.
Gâtul metalic al camerei de ardere, în care se efectuează un alt proces important - fisurarea rășinii - trebuie separat de celelalte elemente cu garnituri speciale rezistente la căldură. Azbestul este considerat un material complet potrivit pentru aceasta, dar este mai bine să folosiți materiale mai moderne și mai sigure.
Unitatea de distribuție a aerului este conectată la structură cu ajutorul unui fiting, lângă care este instalată o supapă de reținere. Sarcina acestui element este de a regla fluxul de aer către combustibil și de a preveni scurgerea gazului combustibil rezultat, pentru care a fost începută crearea generatorului.
Între cutia de distribuție a aerului și partea de mijloc a camerei de ardere trebuie să existe găuri speciale de calibrare-tuyere. După camera de ardere, este instalat un sistem de filtrare pentru a curăța amestecul de gaz rezultat de contaminanți. Grătarul este conceput pentru a curăța camera de ardere.
De obicei este fabricat din fontă. Pentru a facilita procesul de curățare, partea din mijloc a grătarului poate fi mobilată sau detașabilă. Ușile oferă acces la diverse secțiuni ale generatorului de gaz și sunt folosite pentru încărcarea lemnului de foc, curățarea camerei de ardere etc. Desigur, toate astfel de uși trebuie să fie etanșe și sigilate cu garnituri rezistente la căldură.
Dedesubt este montată o țeavă, prin care amestecul de gaz rezultat intră în unitatea de filtrare și apoi în răcitor. Pentru a realiza un mic filtru ciclon, puteți folosi corpul unui stingător vechi sau un alt recipient metalic de dimensiune și configurație adecvată.
Această diagramă demonstrează în mod clar proiectarea și principiul de funcționare al unui filtru de curățare ciclonic. Cu ajutorul acestuia, puteți efectua purificarea primară a gazului obținut ca urmare a funcționării generatorului de gaz
Funcționează astfel: gazul fierbinte contaminat este pompat în partea superioară a ciclonului. Apoi, în carcasa rotundă, începe să se rotească. Sub influența forțelor centrifuge, particulele de contaminanți se deplasează în partea inferioară a dispozitivului și îl părăsesc prin deschiderea de descărcare. Gazul purificat iese printr-un alt orificiu din partea superioară a filtrului.
Acasă, puteți folosi un radiator obișnuit ca răcitor sau puteți face o bobină specială. Gazul fierbinte se deplasează de-a lungul unei structuri atât de lungi și se răcește treptat. Dacă se dorește, se poate aranja răcirea cu apă.
Se crede că un generator de gaz de uz casnic este capabil să „digere” lemnul de orice conținut de umiditate, chiar și 50%, ceea ce este tipic pentru un copac proaspăt tăiat. În practică, se dovedește că, cu cât umiditatea combustibilului este mai mare, cu atât eficiența generatorului de gaz este mai mică. Nu se recomandă încărcarea dispozitivului cu combustibil a cărui umiditate depășește 20%.
O mică modificare a dispozitivului va corecta situația. O conductă de gaz inelară trebuie trasă din duza camerei de ardere, plasând-o în spațiul dintre pereții carcasei și exteriorul camerei de încărcare. Ca urmare, o parte din energia termică va fi transferată combustibilului, ceea ce va reduce conținutul de umiditate al acestuia. În plus, răcirea va dura mai puțin și eficiența generatorului va crește.
Informații valoroase despre generatoarele de gaz
Uneori, așteptările proprietarilor de case private care se gândesc să cumpere sau să facă ei înșiși un generator de gaz se dovedesc a fi prea roz în comparație cu situația reală.
Există o opinie că eficiența unui generator de gaz, care este de aproximativ 95%, depășește semnificativ eficiența unuia convențional, care ajunge la 60-70%. Aceste cifre sunt în general corecte, dar este incorect să le comparăm.
La fabricarea unui generator de gaz de casă se folosesc butelii de gaz uzate, bidoane, ustensile de bucătărie etc. Aparatul practic gratuit consumă economic nu cel mai scump combustibil cu performanțe destul de ridicate.
Primul indicator reflectă eficiența producției de gaz combustibil, iar al doilea - cantitatea de căldură obținută în timpul funcționării cazanului. În ambele cazuri, lemnul arde, dar rezultatul acestui proces este diferit calitativ. Dacă în viitor gazul combustibil obținut prin arderea prin piroliză a lemnului este folosit pentru încălzirea unei locuințe, se poate face o astfel de comparație.
De asemenea, merită să ne amintim că generatoarele de gaz de casă, deși pot funcționa cu eficiență ridicată, sunt rareori la fel de eficiente ca modelele industriale. Acest punct ar trebui luat în considerare în etapa de proiectare a unității și de calculare a costului proiectului și a eficienței preconizate a acestuia.
Dacă necesitatea de a crea un generator de gaz se datorează doar dorinței de a îmbunătăți sistemul de încălzire la domiciliu, ar trebui să acordați atenție unui dispozitiv similar - care funcționează pe principii foarte asemănătoare. Principala sa diferență față de un generator de gaz este că gazul rezultat este ars imediat, iar energia rezultată este folosită pentru a încălzi lichidul de răcire din sistemul de încălzire a locuinței.
Într-un astfel de dispozitiv, este instalată o cameră de ardere suplimentară, în care este necesar să se organizeze o alimentare separată cu aer. Dacă trebuie să încălziți casa folosind un generator de gaz, veți avea nevoie de mai mult pentru încălzire. Acest lucru va crește costul modernizării sau instalării încălzirii. Este necesar să se calculeze dacă în acest caz jocul merită lumânarea?
Un punct important este întreținerea corectă a generatorului de gaz în timpul funcționării acestuia. Publicitatea susține că acesta este un dispozitiv universal în care totul arde: de la rumeguș până la lemn proaspăt tăiat. Dar reclama tace despre faptul că la încărcarea cu materii prime umede, cantitatea de gaz combustibil produs poate fi redusă cu 25% sau mai mult.
Cel mai bun combustibil pentru un generator de gaz de uz casnic este cărbunele. Când îl ardeți, nu se cheltuiește prea multă energie pentru evaporarea excesului de umiditate, ceea ce vă permite să obțineți cantitatea maximă de gaz combustibil
Combustibilul optim pentru un generator de gaz, conform experților, este cărbunele. Când arde, se consumă o cantitate minimă de energie pentru a evapora umiditatea, ceea ce permite accelerarea procesului de piroliză.
Proprietarii de vehicule pot conta pe un generator de gaz nu numai pentru încălzire, ci și pentru funcționarea vehiculului lor. Într-adevăr, în Europa, mulți șoferi și-au adaptat cu succes vehiculele pentru a rula pe lemn. Dar cel mai adesea acestea sunt dispozitive compacte și durabile din oțel inoxidabil subțire și durabil.
Costul unor astfel de unități, chiar și al celor realizate independent, nu este deloc mic. În realitățile rusești, generatoarele de gaz pentru mașini sunt fabricate din materiale improvizate și instalate pe camioane.
Efectul funcționării lor este scăzut, de obicei, prezența unei astfel de unități este însoțită de fenomene precum aprinderea prelungită, necesitatea de a funcționa constant motorul la turații mari sau medii, ceea ce contribuie la uzura rapidă a acestuia.
Pentru o mașină, cel mai bine este să folosiți un generator de gaz de înaltă calitate din oțel inoxidabil durabil, având o greutate relativ ușoară și dimensiuni compacte.
O opțiune interesantă pentru utilizarea unui generator de gaz în gospodăriile private este utilizarea gazului combustibil pentru o centrală electrică de acasă. Un astfel de proiect este implementat folosind un motor diesel cu ardere internă.
Concluzii și video util pe această temă
Acest videoclip demonstrează procesul de funcționare a unui generator de gaz de casă:
Iată o experiență interesantă despre crearea unui generator de gaz de casă, ținând cont de greșelile făcute:
Aceasta este o variantă a unui generator de gaz compact proiectat pentru instalare pe un vehicul:
Să faci un generator de gaz viabil cu propriile mâini nu este atât de ușor. Cel mai adesea, astfel de unități sunt făcute pentru mașini, dar sunt și destul de eficiente în case. Un meșter priceput care nu se teme de dificultăți și este gata să experimenteze este pe deplin capabil de această sarcină.
Dacă, în timp ce citiți informațiile, aveți întrebări sau aveți recomandări pentru asamblarea dvs. a unui generator de gaz pe lemne, vă rugăm să lăsați comentariile dumneavoastră mai jos.
Gazeificarea este procesul de transformare a materialelor carbonice organice sau fosile în monoxid de carbon, hidrogen și dioxid de carbon. Acest lucru se realizează prin reacția materialului la temperatură înaltă (>700°C) fără aprindere cu cantități controlate de oxigen și/sau abur. Amestecul de gaz rezultat se numește gaz de sinteză(Prescurtare de la gaz sintetic) sau gaz de lemn și este el însuși un combustibil. Energia obţinută prin arderea unui astfel de gaz este considerată un tip de energie regenerabilă dacă amestecul gazificat a fost obţinut din biomasă.
Una dintre cele mai tipice aplicații ale acestei energii este generarea de energie termică. Gazul de lemn conține o cantitate mare de hidrogen și monoxid de carbon și nu emite substanțe care poluează mediul în timpul arderii. Gaz de lemn — sursă de energie regenerabilă, fără emisii, ecologică.
Dificultăți
Tehnologiile de gazeificare a lemnului au fost cercetate și dezvoltate de peste 100 de ani. Cu toate acestea, dificultățile în operarea unui proces de gazeificare controlat și suficient de curat fac dificilă implementarea acestuia pentru uz comercial, cum ar fi în centralele electrice. Cel mai mare obstacol a fost gudronul eliberat în timpul procesului de piroliză, care în timp a distrus motoarele. În plus, calitatea așchiilor de lemn și, în special, procentul de conținut de umiditate din acestea, stabilesc restricții stricte în selectarea și prelucrarea biomasei zdrobite. la ea
Soluția este o metodă inovatoare de piroliză.
Gazeificatorul pentru lemn GASEK este un așa-numit gazeificator cu flux direct. Se bazează pe tehnici de piroliză care au fost dezvoltate și îmbunătățite în ultimii 30 de ani. Biomasa prelucrată se deplasează în reactor în aceeași direcție cu aerul de gazeificare, furnizat în cantități semnificativ mai mici decât cele necesare arderii.
Cea mai mare diferență față de vechea tehnologie problematică este temperatura și metoda de purificare a gazului rezultat. Un factor cheie în procesul de gazificare este atingerea temperaturilor ridicate (800-1200°C), care previne formarea gudroanelor distructive. Ca rezultat, compozițiile de rășină sunt descompuse în particule mai ușoare care nu pun probleme pentru motoare. Gazul lemnos care trece prin linia de purificare GASEK este incolor și inodor și nu emite substanțe nocive atunci când este ars.
Gazul de lemn purificat permite producerea de echipamente eficiente, cu întreținere redusă și de lungă durată pentru centralele electrice. Au fost obținute o serie de brevete internaționale pentru tehnologia de gazeificare GASEK.
Gazul natural este cea mai ieftină sursă de energie pentru un sistem de încălzire. Dar gazul nu este atât de ieftin în zilele noastre. Prin urmare, mulți proprietari preferă să folosească generatoare alternative de gaz care funcționează pe lemn sau rumeguș în sistemele lor de încălzire.
Și în acest articol ne vom uita la procesul de creare a unui astfel de generator de gaz. După ce ați studiat acest material, veți putea asambla un generator de gaz pe lemne cu propriile mâini și veți putea profita de toate beneficiile unei metode alternative de încălzire.
Gazul combustibil poate fi produs nu numai dintr-un puț. De exemplu, dacă încălzești lemne de foc la 1100 de grade Celsius, limitând accesul oxigenului în zona de oxidare a combustibilului, procesul de ardere va intra în stadiul de descompunere termică - piroliză. Rezultatul pirolizei va fi conversia celulozei în olefine cu greutate moleculară mică - gaze inflamabile etilenă și propilenă.
În plus, eficiența unui cazan de „piroliză” este de 1,5-2 ori mai mare decât cea a unui „încălzitor” cu combustibil solid convențional.. La urma urmei, olefinele cu molecularitate scăzută eliberate în timpul pirolizei eliberează mult mai multă energie în timpul arderii decât arderea celulozei.
Ca urmare, un generator care utilizează rumeguș, lemn de foc, turtă sau orice altă sursă de celuloză funcționează conform următoarei scheme:
|
|
- În camera de ardere primară, ca rezultat al pirolizei clasice, celuloza este transformată în olefine cu greutate moleculară mică.
- În etapa următoare, olefinele obținute în urma pirolizei trec printr-o serie de filtre care purifică gazele inflamabile din impurități - acid acetic și formic, funingine, cenușă etc.
- După filtrare, gazele trebuie să fie răcite, deoarece combustibilul încălzit eliberează mai puțină energie în etapa finală a oxidării.
- În continuare, gazele răcite trec în camera de ardere secundară, unde are loc oxidarea finală (combustia), însoțită de eliberarea de energie absorbită de pereții (corpul) cazanului. Mai mult, o porțiune separată de aer este pompată în camera de ardere secundară a gazelor, deoarece camera primară funcționează în condiții de alimentare limitată cu oxigen.
Pereții încălziți ai cazanului pot fi conectați la o „cămașă” de apă, transformând generatorul de gaz într-un cazan obișnuit de încălzire a apei sau utilizați ca element de încălzire al unui convector de aer.
De ce este acest lucru benefic?
Construind un generator de gaz din lemn cu propriile mâini, puteți conta pe următoarele beneficii:
- Consum redus de combustibil. La urma urmei, eficiența unui cazan cu un generator de gaz este de 90-95 la sută, în timp ce cea a unui cazan cu combustibil solid este de doar 50-60 la sută. Adică, pentru a încălzi aceeași încăpere, generatorul de gaz va cheltui nu mai mult de 60 la sută din combustibilul consumat de un cazan convențional cu combustibil solid.
- Proces lung de ardere. Piroliza lemnului de foc are loc în 20-25 de ore, iar procesul de descompunere termică a cărbunelui se încheie în 5-8 zile. Prin urmare, încărcarea lemnului de foc în cazan se poate face doar o dată pe zi. Și dacă folosiți cărbune, atunci centrala este „încărcată” o dată pe săptămână!
- Capacitatea de a utiliza orice sursă de celuloză ca combustibil - de la tort și paie până la lemn viu cu un conținut de umiditate de aproximativ 50 la sută. Adică nu mai trebuie să vă faceți griji pentru „uscăciunea” lemnului de foc. Mai mult decât atât, chiar și bușteni de un metru lungi pot fi încărcați în focarul unor modele de cazane generatoare pe gaz, fără măcinare (despicare) prealabilă.
- Nu este nevoie să curățați atât coșul de fum, cât și orificiul de ventilație. Piroliza utilizează combustibil fără reziduuri, iar produsul oxidării olefinelor este vapori de apă obișnuiți.
În plus, este necesar să rețineți capacitatea de a automatiza complet procesul de funcționare a cazanului.
Desigur, nu puteți crea un generator de gaz complet automat cu propriile mâini, dar modelele industriale pot funcționa săptămâni întregi, consumând combustibil dintr-un buncăr și controlând procesul de încălzire a lichidului de răcire fără participarea operatorului.
Partea negativă a practicii de utilizare a generatoarelor de gaz pe lemne include următoarele fapte:
- Acest tip de cazan este foarte scump. Prețul celei mai ieftine versiuni a cazanului „piroliză” este de două ori mai mare decât costul omologul său cu combustibil solid. Prin urmare, cei mai zeloși proprietari preferă să construiască un generator de gaz folosind lemn cu propriile mâini.
- Un astfel de cazan funcționează cu energie electrică, care este utilizată pentru a furniza energie sistemelor de suflare a aerului în camerele de ardere. Adică, dacă nu există electricitate, nu există căldură. Dar un cuptor obișnuit va „funcționa” oriunde.
- Cazanul generează constant putere mare. Mai mult, o scădere a intensității încălzirii va provoca o defecțiune a întregului sistem - în loc de olefine inflamabile, gudronul obișnuit va intra în camera secundară.
Dar toate deficiențele „se răsplătesc” cu o abundență de caracteristici pozitive și funcționarea economică a dispozitivului de încălzire. Prin urmare, achiziționarea unui generator de gaz și, cu atât mai mult, construirea independentă a unui astfel de „dispozitiv de încălzire” este o afacere foarte profitabilă. Și mai jos în text vom descrie procesul de creare a unui generator de gaz pe lemne.
Cum să faci un generator de gaz cu propriile mâini?
Înainte de a asambla generatorul de gaz și de a transforma acest dispozitiv într-un cazan de încălzire, trebuie să pregătim componentele și piesele din care va fi asamblată această unitate.
Mai mult, designul clasic al unui generator de gaz pe lemne presupune utilizarea următoarelor componente în timpul procesului de asamblare:
- În primul rând, carcasa este baza viitoarei unități, toate componentele cazanului vor fi instalate în partea internă a acestei unități. Caroseria este asamblată din unghiuri și tablă de oțel, tăiată și tăiată în prealabil după șabloane și desene.
- În al doilea rând, buncărele sunt containere pentru depozitarea combustibilului (lemn de foc, cărbune, paleți etc.). Buncărul este asamblat din foi laminate și montat în carcasă. Mai mult, o parte din spațiul interior al carcasei poate fi alocată acestei unități, delimitându-l cu ajutorul plăcilor metalice din oțel cu emisii reduse de carbon.
- În al treilea rând, camera de ardere - este plasată în partea de jos a buncărului. La urma urmei, sarcina principală a acestei unități este de a genera temperaturi ridicate, astfel încât camera este realizată din oțel rezistent la căldură. Iar capacul buncărului este sigilat, prevenind saturarea neautorizată a camerei de ardere cu oxigen.
- În al patrulea rând, gâtul camerei de ardere este o zonă specială în care se realizează crăparea rășinilor. Această parte a camerei este separată de corp folosind garnituri de azbest.
- În al cincilea rând, cutia de distribuire a aerului este o unitate specială situată în afara carcasei. Mai mult, introducerea racordului distribuitorului de aer în carcasă se realizează cu ajutorul unei supape de reținere. Această unitate asigură fluxul de oxigen în camera de ardere a olefinelor, prevenind evacuarea gazelor inflamabile din camera de ardere.
- În al șaselea rând, un set de filtre și o țeavă care conectează gâtul camerei de ardere a lemnului de foc de camera de ardere a olefinelor.
În plus, vom avea nevoie de un grătar - este necesar pentru a separa cărbunii din camera de ardere, grinzi și uși - acestea oferă acces la cavitatea carcasei, inclusiv buncărul sau camera de ardere.
După pregătirea tuturor elementelor specificate, putem începe asamblarea generatorului de gaz, realizată conform următorului plan:
- În primul rând, corpul este asamblat.
- Apoi, în carcasă este instalat un buncăr cu o cameră de ardere, completând designul cu grătare și un canal de alimentare (suflante).
- Gâtul camerei de ardere a lemnului este conectat printr-o țeavă la camera de ardere a olefinelor. Mai mult, conducta poate duce la un sistem de racire cu gaz montat in exteriorul carcasei.
- O cutie de distribuire a aerului este asamblată în partea superioară a carcasei, după ce a pregătit în prealabil intrarea olefinelor în camera de ardere folosind o supapă de reținere.
- În continuare, pe balamale sunt montate ușa de la buncăr și trapele către camerele de ardere (atât lemn de foc, cât și olefine).
Cazanul astfel asamblat este echipat cu compresoare de aer (distribuitor de aer și conductă de alimentare în camera de ardere a lemnului de foc) și o conductă de evacuare (coș de fum). Ei bine, la sfârșit, pe corpul cazanului este instalată o cămașă de apă cu fitinguri de intrare și ieșire, de preferință în zona camerei secundare de ardere, în care va circula lichidul de răcire. În plus, mantaua poate fi plasată în pereții dubli ai carcasei sau ai camerei de ardere a olefinelor.
Să facem imediat o rezervare: dacă o mașină merge pe lemn, asta nu înseamnă că este o locomotivă cu abur fără șine. Eficiența scăzută a motorului cu abur cu focarul separat, boilerul și cilindrii de expansiune dublu triplu a lăsat mașinile cu abur printre exoticii uitați. Și astăzi vom vorbi despre transportul „pe lemne” cu motoarele familiare cu ardere internă, motoare care ard combustibil în interiorul lor.
Desigur, nimeni nu a reușit încă să împingă lemn (sau ceva asemănător) într-un carburator în loc de benzină, dar ideea de a obține gaz inflamabil din lemn direct la bordul mașinii și de a-l alimenta în cilindri, pe măsură ce combustibilul s-a prins. de multi ani. Vorbim de mașini generatoare de gaz, mașini ale căror clasice motoare cu ardere internă funcționează cu gaz generator, care este obținut din lemn, brichete organice, sau cărbune. Apropo, astfel de mașini nu refuză combustibilul lichid obișnuit - pot funcționa și cu benzină.
Sfanta simplitate
Gazul producător este un amestec de gaze format în principal din monoxid de carbon CO și hidrogen H2. Un astfel de gaz poate fi obținut prin arderea lemnului așezat într-un strat gros în condițiile unei cantități limitate de aer. Un generator de gaz auto, o unitate în esență simplă, dar voluminoasă și complicată structural de sisteme suplimentare, funcționează pe acest principiu simplu.
De asemenea, pe lângă producția efectivă de gaz generator, o unitate generatoare de gaz auto îl răcește, îl purifică și îl amestecă cu aerul. În consecință, designul instalației clasice include generatorul de gaz în sine, filtre grosiere și fine, răcitoare, un ventilator electric pentru a accelera procesul de aprindere și conducte.
Iau rafinăria cu mine
Cel mai simplu generator de gaz arată ca un cilindru vertical în care combustibilul este încărcat aproape până sus - lemn de foc, cărbune, turbă, pelete presate etc. Zona de ardere este situată mai jos, aici, în stratul inferior de ardere a combustibilului, se creează o temperatură ridicată (până la 1.500 de grade Celsius), necesară pentru separarea viitoarelor componente ale amestecului de combustibil - monoxid de carbon CO și hidrogen. H2 - din straturile superioare. În continuare, amestecul fierbinte al acestor gaze intră în răcitor, ceea ce reduce temperatura, crescând astfel conținutul specific de calorii al gazului. Această unitate destul de mare trebuia de obicei plasată sub caroseria mașinii. Un filtru de curățare situat lângă fluxul de gaz elimină impuritățile și cenușa din viitorul amestec de combustibil. Apoi, gazul este trimis la mixer, unde este combinat cu aer, iar amestecul preparat în final este trimis în camera de ardere a motorului mașinii.
Diagrama unei mașini ZIS-21 cu un generator de gaz
După cum puteți vedea, sistemul de producere a combustibilului direct la bordul unui camion sau mașină ocupa destul de mult spațiu și cântărea mult. Dar jocul a meritat lumânarea. Datorită combustibilului propriu - și, de asemenea, gratuit, întreprinderile situate la sute și mii de kilometri de bazele de alimentare cu combustibil și-au putut permite propriul transport autonom. Multă vreme, acest avantaj nu a putut umbri toate deficiențele mașinilor care generează gaz și au fost multe dintre ele:
— reducere semnificativă a kilometrajului per umplere;
— reducerea capacității de transport a vehiculului cu 150-400 kg;
— reducerea volumului util al corpului;
— procesul supărător de „alimentare” a unui generator de gaz;
— un set suplimentar de lucrări de întreținere de rutină;
— pornirea generatorului durează 10-15 minute;
- reducerea semnificativă a puterii motorului.
ZiS 150UM, model experimental cu unitate generatoare de gaz NAMI 015UM
Nu există benzinării în taiga
Lemnul a fost întotdeauna principalul combustibil pentru vehiculele pe gaz. În primul rând, desigur, acolo unde există o abundență de lemn de foc - în exploatare forestieră, în producția de mobilier și construcții. Tehnologiile tradiționale de prelucrare a lemnului pentru utilizarea industrială a lemnului în epoca de glorie a „gasgenelor” obișnuiau să risipească aproximativ 30% din masa pădurii. Au fost folosite ca combustibil pentru automobile. Este interesant că regulile de funcționare a „gazgenelor” domestice au interzis strict utilizarea lemnului industrial, deoarece a existat o abundență de deșeuri din industria forestieră. Atât lemnul moale, cât și cel tare erau potrivite pentru generatoarele de gaz.
Singura cerință este să nu existe putrezire pe cale. După cum arată numeroasele studii efectuate în anii 30 la Institutul Științific de Automobile și Tractor din URSS, stejarul, fagul, frasinul și mesteacanul sunt cel mai potrivite ca combustibil. Bucățile cu care erau alimentate cel mai adesea cazanele generatoare de gaz aveau formă dreptunghiulară cu latura de 5-6 centimetri. Deșeurile agricole (paie, coji, rumeguș, scoarță, conuri de pin etc.) au fost presate în brichete speciale și au fost, de asemenea, „umplute” generatoare de gaz.
Principalul dezavantaj al motoarelor pe benzină, așa cum am spus deja, este kilometrajul scăzut pe umplere. Deci, o încărcătură de bușteni de lemn pe camioanele sovietice (vezi mai jos) a fost suficientă pentru nu mai mult de 80-85 km. Având în vedere că manualul de utilizare recomandă „alimentarea” atunci când rezervorul este gol în proporție de 50-60%, kilometrajul dintre reumpleri se reduce la 40-50 km. În al doilea rând, instalația în sine care produce gaz generator cântărește câteva sute de kilograme. În plus, motoarele care funcționează cu acest gaz produc cu 30-35% mai puțină putere decât omologii lor pe benzină.
Refinisarea mașinilor pentru lemn de foc
Mașinile trebuiau adaptate să funcționeze cu un generator de gaz, dar modificările nu erau serioase și erau uneori disponibile chiar și în afara fabricii. În primul rând, raportul de compresie în motoare a fost crescut, astfel încât pierderea de putere să nu fie atât de semnificativă. În unele cazuri, turboalimentarea a fost folosită chiar pentru a îmbunătăți umplerea cilindrilor motorului. Multe mașini „gazeificate” au fost echipate cu un generator de echipamente electrice cu o eficiență crescută, deoarece a fost folosit un ventilator electric destul de puternic pentru a sufla aer în focar.
ZIS-13
Pentru a menține caracteristicile de tracțiune, în special pentru camioane, cu putere redusă a motorului, rapoartele de transmisie au fost crescute. Viteza de mișcare a scăzut, dar pentru mașinile folosite în sălbăticie și în alte zone deșertice și îndepărtate acest lucru nu a avut o importanță decisivă. Pentru a compensa modificarea distribuției greutății din cauza generatorului de gaz greu, suspensia a fost întărită la unele mașini.
În plus, din cauza volumului echipamentului „gaz”, a fost parțial necesară rearanjarea mașinii: schimbarea, mutarea platformei de marfă sau tăierea cabina camionului, abandonarea portbagajului, mutarea sistemului de evacuare.
Epoca de aur a „gasgenului” în URSS și în străinătate
Perioada de glorie a mașinilor care generează gaz a avut loc în anii 30-40 ai secolului trecut. În același timp, în mai multe țări cu nevoi mari de mașini și rezerve dovedite de petrol mici (URSS, Germania, Suedia), inginerii de la mari întreprinderi și institute științifice au început să dezvolte vehicule cu motor din lemn. Specialiștii sovietici au avut mai mult succes în crearea de camioane.
GAZ-42
Din 1935 până la începutul Marelui Război Patriotic, la diferite întreprinderi ale Ministerului Industriei Silvice și Gulagului (Direcția Principală a Taberelor, vai, realitățile de atunci), GAZ-AA camioane și jumătate și ZIS -5 camioane de trei tone, precum și autobuze pe baza acestora, au fost reconstruite pentru lucrul lemnului. De asemenea, versiunile de camioane cu generatoare de gaz au fost produse în loturi separate de către producătorii de vehicule înșiși. De exemplu, istoricii auto sovietici citează cifra 33.840 - iată câte GAZ-42 „unul și jumătate” care generează gaz au fost produse. La Moscova au fost produse peste 16 mii de unități de generatoare de gaz ZIS modele ZIS-13 și ZIS-21.
ZIS-21
În perioada antebelică, inginerii sovietici au creat peste 300 de versiuni diferite de unități generatoare de gaz, dintre care 10 au ajuns la producția de masă. În timpul războiului, fabricile în serie au pregătit desene ale instalațiilor simplificate care puteau fi fabricate local în atelierele de reparații auto, fără utilizarea unor echipamente complexe. Conform amintirilor locuitorilor din regiunile de nord și nord-est ale URSS, camioane cu lemne au putut fi găsite în interior până în anii 70 ai secolului XX.
În Germania, în timpul celui de-al Doilea Război Mondial, a existat o lipsă acută de benzină. Birourile de proiectare a două companii (Volkswagen și Mercedes-Benz) au fost însărcinate să dezvolte versiuni generatoare de gaz ale popularelor lor mașini compacte. Ambele companii au finalizat sarcina într-un timp destul de scurt. Volkswagen Beetle și Mercedes-Benz 230 au intrat în linia de producție. Este interesant că echipamentele suplimentare ale mașinilor de producție nu au depășit dimensiunile standard ale „mașinilor de pasageri”. Volkswagen a mers și mai departe și a creat un prototip al armatei „pe lemne” Volkswagen Tour 82 („Kübelwagen”).
Volkswagen Tour 82
Mașini de ardere a lemnului astăzi
Din fericire, principalul avantaj al mașinilor care generează gaz - independența față de rețeaua de benzinării - a devenit mai puțin relevant astăzi. Cu toate acestea, în lumina tendințelor moderne de mediu, un alt avantaj al mașinilor cu ardere pe lemne a ieșit în prim-plan - funcționarea cu combustibil regenerabil fără nicio pregătire chimică, fără consum suplimentar de energie pentru producerea combustibilului. După cum arată calculele teoretice și testele practice, un motor cu lemne dăunează atmosferei mai puțin cu emisiile sale decât un motor similar, dar care funcționează deja pe benzină sau motorină. Conținutul de gaze de eșapament este foarte asemănător cu emisiile de la motoarele cu ardere internă care funcționează pe gaz natural.
Cu toate acestea, subiectul mașinilor care arde pe lemne și-a pierdut popularitatea anterioară. În principal, inginerii entuziaști sunt cei care, pentru a economisi combustibil sau ca experiment, își transformă mașinile personale pentru a funcționa cu gaz generator pentru a nu uita de generatoarele cu gaz. În spațiul post-sovietic, există exemple de succes de „gazgen” bazate pe mașinile AZLK-2141 și GAZ-24, camionul GAZ-52, microbuzul RAF-2203 etc. Potrivit designerilor, creațiile lor pot călători până la 120 km cu o viteză de 80-90 km/h.
GAZ-52
De exemplu, GAZ-52, care a fost transformat în lemn de foc de inginerii din Zhytomyr în 2009, consumă aproximativ 50 kg de bulgări de lemn la 100 km. Potrivit designerilor, lemnul de foc trebuie adăugat la fiecare 75-80 km. Unitatea generatoare de gaz, în mod tradițional pentru camioane, este situată între cabină și caroserie. După aprinderea focarului, trebuie să treacă aproximativ 20 de minute înainte ca GAZ-52 să poată începe să se miște (în primele minute de funcționare ale generatorului, gazul produs de acesta nu are proprietățile combustibile necesare). Conform calculelor dezvoltatorilor, 1 km folosind lemne este de 3-4 ori mai ieftin decât folosirea motorinei sau a benzinei.
Unitate generatoare de gaz GAZ-52
Singura țară de astăzi în care mașinile cu lemne sunt utilizate pe scară largă este Coreea de Nord. Din cauza izolării globale totale, există o anumită lipsă de combustibil lichid acolo. Iar lemnele de foc vin din nou în salvarea celor care se află în situații dificile.
Cantitatea și compoziția gazului depind în principal de temperatura și viteza de distilare. În condiții normale, gazul este format din acid carbonic, monoxid de carbon și o cantitate mică de metan, hidrocarburi alifatice nesaturate și hidrogen. La pagina 51 au fost indicate randamentele acestor componente de gaz lemnos obtinute de Klason " OM pentru distilarea uscată a pinului, molidului, mesteacănului și fagului, calculată ca procent din greutatea lemnului uscat. Compoziția procentuală medie a gazului din rocile de mai sus, dar în volum, va fi după cum urmează:
СОз. . . ... . -57,1*
CO...................... - 32,7 "
С4Н4 ■ ... . . -
Bergstrom și Weslen oferă următoarele cifre pentru compoziția gazului obținut prin distilarea uscată a lemnului de pin uscat la aer în cuptoare suedeze încălzite intern*.
COj.................... 50-56N
CO................. 28-“el
Сн«................. 18 N
Hidrocarburi grele 2-3 Heu...... . 0,5-14
Randamentul acestui gaz este de aproximativ 18% din greutatea lemnului uscat. Conținutul său de metan de 18% pare prea mare, deoarece VaK corespunde aproape întregii cantități de grupări metoxil din arbore, în timp ce alte produse de distilare uscată conțin și cantități semnificative de metoxil.
Conform cercetărilor lui F. Fischer, gazele formate în timpul distilării uscate a lemnului în retorte de fier au următoarea compoziție medie în volum, derivată dintr-un număr mare de analize:
TOC o "1-3" h z С02 ....................... 59,0*
Așa că......33, el
CH< ....... . 3,5*
Hidrogen........................ 3,0*
Compoziția gazului de lemn nu este, în general, constantă pe toată perioada de eliberare a acestuia din aparatul de distilare și variază în funcție de stadiul de dezvoltare. La început, din aparat se eliberează doar aerul conținut în lemn și aparat, apoi apare un gaz, format aproape exclusiv din CO2 și CO2 și este ușor inflamabil. Abia după ce toată apa s-a evaporat din copac începe dezvoltarea puternică a gazelor cu un conținut semnificativ de hidrocarburi și hidrogen, care ard ușor. În următoarea etapă a procesului, eliberarea gazelor scade, dar inflamabilitatea acestora nu slăbește.
Deși cantitatea mică de aer la începutul distilării uscate a lemnului reprezintă o parte complet normală a gazului, în unele cazuri, de exemplu în astfel de instalații care funcționează prin aspirarea gazului lemnos de către un ventilator, acest amestec de aer poate creste semnificativ. Klar dă un exemplu când cantitatea de oxigen din gaz a ajuns la 6%. Eu personal a trebuit să observ într-un cuptor de cărbune din sistemul A Şiși conținut nou de oxigen 2-5 și chiar 4 °/o, care a fost adesea însoțită de zgomote de popping, mai ales la transferul gazelor de la un regenerator la altul.
Pe lângă aer, gazele care ies din frigider mai conțin o anumită cantitate de oțet de lemn și rășină, cu care gazele sunt saturate mai mult sau mai puțin, în funcție de temperatura apei de răcire și de presiunea care predomină în conductele frigorifice. Cu cât se formează mai multe gaze în timpul distilării uscate a lemnului și cu cât acestea ies mai calde din frigider, cu atât este mai mare pierderea de acid acetic și în special de alcool din lemn, rezultată din saturarea gazelor cu constituenții oțetului de lemn. Prin urmare, pentru a evita această pierdere, este necesar ca, în primul rând, cantitatea de gaze formate să fie minimă, iar acest lucru se realizează prin scăderea temperaturii de distilare, în al doilea rând, ca temperatura gazelor la ieșirea din frigider să nu crească peste. 20° C și c 3, acces aer la aparatul de distilare bate Redus la minimum, deoarece din cauza fluxului de aer cantitatea de gaze crește, iar din cauza oxidării are loc pierderea de produse, în special de alcool metilic,
Pe măsură ce cantitatea de hidrocarburi din gaz crește, puterea lor calorică crește. Am văzut deja în tabelul lui Huon că gazul în stadiul inițial al dezvoltării sale dă doar 1100 fecale, Pe 1 cub m, la sfârșitul distilării conținutul său de calorii ajunge la 4780 cal. pe cub, m.
Dacă luăm gaz de lemn din compoziția indicată de F. Fischer „oM, atunci puterea sa calorică este 1312,8 cal., Aceste. 1 cub, m gazul la 16°C și presiunea atmosferică normală eliberează cantitatea specificată de căldură la ardere; greutate 1 cub, m un astfel de gaz este egal cu 1,479 kg. Conținutul caloric util al gazului în practică este redus semnificativ din cauza pierderii inevitabile de căldură și, conform calculelor, este egal cu 864 hal. În practică, se poate presupune că 100 kg lemn dau * în timpul distilării uscate maxim 20 - 26 kg de gaz, adică. aproximativ 15 cub m , care au o putere calorică utilă de 864 "pi. iti vor da totul 12 960fecale, Comparând valoarea acestui gaz cu puterea calorică teoretică a cărbunelui bun de 7000 al. iar de la practic 50 00 cal, constatăm că acest gaz, din punct de vedere al capacității sale de combustibil, poate înlocui 2,5 kg de piatră
5000 I. Când gazul de lemn este încălzit de gazele de ardere care ies în coș, valoarea combustibilului acestuia poate crește la o valoare calorică de 3,3 kg cărbune.
Datorită puterii calorice semnificative a gazului de lemn, la fabricile de distilare a lemnului uscat acesta nu este eliberat în aer, ci este ars sub retorte, ceea ce face economii de aproximativ 10% la cărbune, sau este folosit ca combustibil pentru motoarele pe gaz, unde *az sau 100 kg arbore, echivalent cu 3 xg cărbune de piatră, dezvoltă energie egală cu 3,75 cai putere pe oră.