Эта статья для опытных энтузиастов, не жалеющих времени и сил для достижения результата. К чему такая преамбула? Потому здесь речь пойдет о том, как сделать бензогенератор своими руками. Это достаточно сложный агрегат, производящий топливо из дров и древесного угля, способное заменить традиционные виды топлива: бензин в автомобиле и природный газ в доме. Мы познакомим вас с устройством газогенератора и сложностями, связанными с его изготовлением, установкой и эксплуатацией.
Схема газогенератора и принцип работы
Углерод является основой всей биомассы на нашей планете, включая древесину и различные угли, в которые за миллионы лет превратились компримированные заводы. В отопительных котлах и двигателях внутреннего сгорания (ДВС) мы сжигаем добытые из недр земли углеводороды: метан, пропан и бензин. Его цена растет с каждым годом, заставляя домашних умельцев находить новые способы с помощью старых изобретений. Один из них – автомобили с газовыми генераторами, появившиеся в начале прошлого века.
В первой половине 20 века легковые и грузовые автомобили оснащались дровяными установками
Суть идеи заключается в получении методом пиролиза из древесины газообразной топливной смеси, состоящей из нескольких соединений на основе углерода:
- окись углерода (СО);
- свободный водород (H2);
- всем известный метан (CH4);
- прочие углеводородные соединения (общая формула — CnHm).
Примечание. Основным горючим компонентом смеси является окись углерода СО, доля других веществ из вышеперечисленного списка невелика. Также присутствуют другие газы, называемые балластными газами: азот, двуокись углерода (CO2) и водяной пар. Данные о процентном содержании веществ в конечном продукте и их калорийности представлены в таблице:
Для выделения газообразного топлива используется дровяной пиролизный газогенератор (иначе газогенератор), устройство которого показано на схеме. Это закрытая емкость с решетками, заполняемая твердым топливом через верхний бункер, вместо дымохода – патрубок для выхода газовой смеси. Принцип работы газогенератора следующий:
- Розжиг и горение ряда дров происходит снизу, над решеткой. Воздух поступает в камеру через форсунки в ограниченном количестве (35% объема, необходимого для полного сгорания).
- В зоне горения выделяется большое количество тепла, а в результате реакции кислорода с углеродом образуется углекислый газ СО2. Содержание угарного газа и других горючих веществ здесь низкое.
- В зоне рекуперации (газификации) под действием высоких температур углекислый газ насыщается углеродом из древесины и превращается в горючее соединение — СО. Здесь происходит разложение водяного пара и образование свободного водорода.
- Горячие газы, проходя через верхние слои топлива, высушивают древесину и превращают ее в полукокс (сухая перегонка), который выделяет больше углерода.
- Газовая смесь выходит из корпуса газогенератора и направляется на дальнейшую очистку для питания двигателя внутреннего сгорания или котла.
Функциональная схема генератора прямого технологического газа
Для справки. Восстановление углекислого газа (превращение в СО) происходит с поглощением тепла, выделяющегося в процессе горения. Кстати, четких границ между зонами нет и на чертеже они показаны условно.
Принцип горизонтальной газификации: смесь горючих газов выходит через боковое сопло генератора
Для ясности мы описали производство топлива с использованием процесса прямой газификации, при котором топливная матрица движется против воздушного потока. Существуют и другие способы: обратный процесс (воздух продувается сверху вниз) и горизонтальный способ, показанный выше на схеме газогенератора. Если вы хотите подробно разобраться в теоретических моментах, предлагаем вам посмотреть следующее видео:
Конструкция установки
Чтобы успешно эксплуатировать автомобиль на дровах или сжигать полученное топливо в котле, одного газогенератора недостаточно. Дело в том, что самодельное топливо помимо балластных газов содержит летучие примеси и смолы, то есть дым и копоть. Ни двигатель автомобиля, ни горелка котла не рассчитаны на такое топливо и быстро выйдут из строя. Поэтому была придумана система фильтрации, входящая в состав газогенераторной установки и включающая в себя 3 дополнительных узла:
- фильтр грубой очистки — циклон;
- радиатор-кулер;
- фильтр тонкой очистки.
Последовательность размещения этих элементов показана на блок-схеме:
Циклон для газогенератора представляет собой вертикальный цилиндр с двумя соплами и конусом на конце, как показано на чертеже. Загрязненная газовая смесь, попадая в него, движется по кругу с большой скоростью, за счет чего крупные и средние частицы золы центробежной силой отбрасываются к стенкам и удаляются через отверстие в конусе.
Схема работы циклона, очищающего энергетический газ от примесей
Чем выше температура газа, тем ниже его плотность. Это означает, что топливо на выходе из газогенератора нельзя использовать в двигателе внутреннего сгорания без предварительного охлаждения, иначе оно просто не воспламенится в цилиндрах. Поэтому в установках промышленной газогенерации сразу после циклона устанавливают воздушный или водяной теплообменник, за которым следует компрессор, перекачивающий охлажденную газовую смесь в распределительную емкость.
В конце технологической цепочки находится фильтр тонкой очистки, удаляющий из полученного топлива мелкие частицы сажи и золы. Примером такой установки является так называемый скруббер, в котором газы очищаются продувкой водой. Теперь, когда мы открыли технологию производства топлива, вы можете сделать свою собственную недорогую установку, которая может работать на древесине двигателя внутреннего сгорания.
Самодельный газогенератор, сделанный зарубежными коллегами
Изготовление газгена для автомобиля
Прежде чем сделать работоспособный бензогенератор для автомобиля, предлагаем ознакомиться с несколькими рекомендациями:
- Организовать подачу силового газа в современном автомобиле с инжектором – задача не из легких. Вам нужно будет изменить настройки контроллера (прошивку), иначе двигатель дровяного сжигания работать не будет. Вам нужен автомобиль со старой системой подачи топлива — карбюратор.
- Чем выше мощность и рабочий объем двигателя, тем выше должна быть производительность газогенератора. Следовательно, он будет увеличиваться в размерах.
- Чтобы поставить установку в багажник легкового автомобиля, потребуется отрезать часть днища. Если не хотите трогать кузов, сразу планируйте поставить в прицеп дровяной генератор с фильтрами и охладителем.
- Для изготовления камеры газификации, где температура превышает 1000°С, используют низкоуглеродистую сталь толщиной (4-5 мм).
- Для уменьшения содержания смол в газовой смеси делают камеру с горловиной, как показано на чертеже.
Важный момент. Нет необходимости увеличивать диаметр камеры газификации (на чертеже он 340 мм) для достижения большей производительности. Прирост будет плохим, а качество обработки древесины ухудшится. Но нет необходимости поддерживать высоту 183 см, если только вы не размещаете устройство на раме прицепа или грузовика. Топливный бункер и пепельницу можно укоротить.
Для сборки салона автомобильного газогенератора (бункера) достаточно старого баллона от пропана, ресивера от Камаза или толстостенной трубы. Поскольку диаметр стального контейнера составляет 300 мм, остальные размеры необходимо пропорционально уменьшить. Исключение составляет камера газификации, ее минимальный диаметр 140 мм. Металл толщиной 1,5 мм войдет в кожух и крышку генератора. Последняя уплотнена графито-асбестовым валиком.
Варианты охладителей топливной смеси радиатора автомобиля и батареи отопления
Сопутствующие узлы — фильтры и охладители — выполнены следующим образом:
- Приварите циклон с помощью бывшего в употреблении огнетушителя или отрезка трубы диаметром 10 см, как показано на чертеже. Установите вход сбоку, выход вверху.
- Охладитель энергетического газа лучше всего изготавливать из гибких стальных труб. Есть и другие варианты – использование старых конвекторов, радиаторов и радиаторов.
- Сделайте фильтр тонкой очистки из любой цилиндрической емкости (например, бочки), наполненной базальтовым волокном.
Более подробную информацию о том, как собрать бензогенератор самостоятельно, вы получите, посмотрев видео:
Для запуска и работы бензогенератора потребуется вентилятор в виде улитки, установленный в моторном отсеке (для теста подойдет бытовой пылесос). Требование для этого простое: детали, контактирующие с газовой смесью, должны быть металлическими. Топливопровод, идущий к карбюратору, проходит под днищем автомобиля и сделан из стальных труб.
Для справки. Если вместо дров использовать древесный уголь, на выходе газогенератора будет намного меньше примесей, что хорошо для двигателя. Сжигается такое топливо из дерева по простой технологии – в закрытой бочке или яме.
Бункер для угля размещается в багажнике «Жигулей»
Подключение и запуск ДВС
Поскольку теплотворная способность топлива, полученного из древесины, намного ниже, чем у бензина, для правильной работы двигателя необходимо изменить соотношение воздух/топливо. Для этого потребуется изготовить смеситель и поставить его во впускной тракт. Самый простой тип смесителя – воздушная заслонка, управляемая тягой из салона.
Запуск холодного двигателя на дровах — еще одна задача. Поэтому не следует полностью отказываться от бензина, а только подавать его во время запуска, а затем переходить на топливо, вырабатываемое газогенератором. Для осуществления перехода на разные виды топлива изготовьте смеситель по схеме, предложенной в книге И.С. Мезина «Транспортные газогенераторы»:
Примечание. В этой же книге вы найдете много полезной информации по производству газообразного топлива из различных пород древесины и угля.
Теперь об особенностях запуска и работы ДВС на дровах и угле:
- размер загружаемых в бункер дров не должен превышать 6 см;
- нельзя использовать сырую древесину, так как все выделяющееся тепло уйдет на испарение воды и процесс пиролиза будет крайне медленным;
- розжиг осуществляется через специальное отверстие с обратным клапаном при включенном вентиляторе не позднее, чем за 20 минут до поездки;
- мощность двигателя снижается примерно на 50% по сравнению с ездой на бензине;
- из предыдущего пункта следует, что ресурс двигателя на самодельном топливе также уменьшается.
Примечательно, что после кратковременной стоянки машина спокойно заводится от бензогенератора, не переключаясь на бензин. После длительного периода бездействия установка снова включится через 5-10 минут. О том, как завести двигатель автомобиля самодельным бензогенератором на дровах, смотрите в следующем видео:
Заключение
Газогенераторы на дровах своими руками можно не только ставить в автомобили, но и использовать для хозяйственных нужд. Мы уже говорили о котлах отопления. Кроме того, многие домовладельцы используют домашние электрические генераторы, работающие от дизельных или бензиновых двигателей. Если их превратить в дрова, энергия, получаемая от электростанции, будет намного дешевле.
