Газогенератор на дровах для будинку – що це таке, принцип роботи, плюси та мінуси, види, правила встановлення
Застосування автономних агрегатів з виробництва електроенергії виправдане і з економічної, і практичної точки зору. Однак людям, які живуть далеко від цивілізації, досить затратно і клопітно купувати та транспортувати до будинку природний газ чи рідке паливо. На вихід у такій ситуації приходить газогенератор на дровах. Розберемо, що являє собою дане обладнання, як воно влаштоване і за яким принципом працює, на які види підрозділяється, які його плюси та мінуси, правила встановлення сучасних моделей.
Дров'яний газогенератор – що це таке, пристрій, принцип дії, застосування
В автономних установках з вироблення електроенергії потреб приватного будинку застосовується двигун внутрішнього згоряння. Функціонувати він може на бензині, солярці чи природному газі. Однак коли справа стосується віддалених районів, доставляти такі види палива буде економічно не вигідно і технічно важко.
Альтернативним вирішенням питання у такій ситуації є дров'яний газогенератор. Мотор такого агрегату живиться сумішшю газів – переважно водню, моноксиду вуглецю, метану та деяких інших вуглеводнів. Утворюються вони у спеціальних умовах під час термічного розкладання деревини, вугілля, торфу, органіки та інших відповідних видах твердого палива.
пристрій
Класична дров'яна газогенераторна установка побутового типу складається з наступних основних вузлів:
- Корпус . Виготовляється із сталі, може мати циліндричну або прямокутну форму. Встановлюється на спеціальних ніжках.
- Завантажувальний відділ . Розташовується та кріпиться всередині корпусу. Призначається для завантаження палива через спеціальний люк, краї якого оснащуються спеціальним вогнестійким ущільнювачем.
- Камера згоряння . Відрізняється жаростійкістю і знаходиться внизу завантажувального відділу. У ній здійснюється безпосереднє спалювання палива. Для здійснення термічного розкладання смол у нижній її частині облаштовано спеціальну горловину. Посередині камери виконані спеціальні отвори-фурми, з'єднані з пристроєм, що подає повітря. Останнє оснащується клапаном зворотного типу для запобігання виходу горючих газів.
- Вентилятор . При необхідності підвищення ККД, а також поліпшення спалювання окремих видів палива або дуже сирих дров, модуль повітрянорозподільний додатково комплектується вентилятором або турбіною – для посиленої подачі повітря в топку.
- Колосники . Встановлюються у нижній частині камери згоряння. Головне їх призначення полягає в підтримці розпеченого вугілля, що горить, і відділенні прогорілої речовини - обсипання золи в спеціальний розташований нижче зольник.
- Люки . Спеціальні кришки, що герметично закриваються - верхня для завантаження палива з пристроєм для вирівнювання тиску всередині, бічна для завантаження в зону відновлення і нижня для вигрібування шлаку.
- Газовод . Патрубок для виведення суміші, що утворюється газів з камери згоряння. Зважаючи на високу початкову температуру та необхідність охолодження для подальшого використання, спеціально проводиться по кільцеподібній траєкторії в порожнині між корпусом установки і камерою завантаження. Це дозволяє не тільки охолоджувати газ, а й попередньо просушувати паливо, перш ніж воно потрапить у топку.
- Система фільтрації . Після виходу з камери газ вимагає обов'язкового очищення від сажі та інших твердих завислих частинок. Тому спочатку він у гарячому вигляді подається у фільтр грубої очистки, а після вже в охолодженому вигляді піддається більш тонкій фільтрації.
Після завершення очищена та охолоджена газова суміш подається в змішувальний блок. Тут газ до певної міри насичується киснем. Тільки після цього він подається у двигун внутрішнього згоряння.
Механізм дії
Принцип роботи газогенератора на дровах зводиться до того, що в умовах підвищеної температури (порядку 1200-1500°C) і низькому рівні кисню деревина не горить, як завжди, а тліє, виділяючи при цьому генераторний газ, що є паливом для ДВЗ. Механізм дії установки зводиться до наступних поетапних процесів, що відбуваються у відповідних зонах генератора:
- Сушіння палива . При температурі порядку 160-190°C розташовані у верхній частині завантажувального відділу дрова висушуються під дією проходять по кільцевому трубопроводу газами.
- Суха перегонка . У середній частині агрегату, де рівень нагріву досягає 450-500 ° C здійснюється обвуглювання деревини. В результаті, крім коксу, утворюються смоли, кислоти та інші продукти низькотемпературного розпаду палива.
- Горіння . У нижній частині установки при максимальній температурі 1100-1500°C обвуглене паливо і продукти розпаду згоряють до вуглекислого і чадного газу.
- Відновлення . Утворений і розігрітий в нижній частині вуглекислий газ піднімається до розпеченого коксу і взаємодіє з вуглецем і водою, в результаті реакції утворюється моноксид вуглецю і водень.
У зоні горіння та відновлення утворюється не лише горючі гази, а й баластові. До перших відносяться - чадний газ, водень, метан і деякі ненасичені вуглеводні, до других - вуглекислий газ, азот, кисень і пари води. Крім того, топковий газ у сирому вигляді містить безліч включень у вигляді шлаку, золи, органічних кислот. Тому, перш ніж пускати в ДВС, його потрібно ретельно очистити. Для цього і застосовуються фільтри грубого та тонкого очищення.
Застосування
При високій якості палива, налагодженій технології та примусовому піддуві газонегератори на дровах досягають настільки високого ККД, що встановлюються навіть на автомобілі. Однак у більшості випадків їх основною сферою застосування є об'єкти та будинки з великою кількістю деревини та утрудненим доступом інших видів енергоресурсів (електрики, газу, бензину, мазуту тощо).
Дров'яні генератори застосовуються у таких випадках:
- Для електрифікації будинків у віддалених районах без доступу до електромереж.
- Задля більшої безперебійності подачі електрики на об'єктах підвищеної важливості – військових, наукових, медичних базах.
- У промисловості – як альтернативне джерело вироблення електроенергії за наявності супутніх відходів виробництва – тріски, тирси, обрізків будматеріалів та ін.
Зверніть увагу! Для стабільної та високопродуктивної роботи генератор вимагає завантаження спочатку добре просушеного палива. Так, використання сирих дров знижує ККД на 25%. Крім того, при тлінні сирої деревини утворюються тугоплавкі смоли, що швидко засмічують систему трубопроводів, що і без того призведе до зниження ефективності агрегату і потребуватиме частого чищення.
Плюси і мінуси
Газогенераторна машина з виробництва топкового газу, що функціонує на дровах, характеризується наступним рядом переваг:
- Високий ККД. За супутніх умов величина може досягати 95%.
- До 25 годин горіння за одну закладку дров.
- Повне спалювання палива, що забезпечує мінімальне утворення відходів та рідкісне чищення зольника.
- Можливість регулювання потужності та автоматизації процесу.
- Практично повна відсутність шкідливих викидів в атмосферу через повну утилізацію піролізних газів.
- Високий економічний показник.
- Можливість завантаження свіжозрубаної та невисушеної деревини на деяких моделях агрегатів.
- Великі габарити завантажувальної камери дають змогу використовувати неколоті дрова завдовжки до 1 м.
- Можливість застосування альтернативних видів палива - тирси, кори, пластику та ін.
- Повна безпека експлуатації.
Більше того, якщо немає необхідності в очищенні газової суміші для двигуна електрогенератора, установку можна використовувати для прямого нагріву теплоносія, тим самим забезпечуючи економне опалення будинку.
Серед недоліків газогенераторної установки на дровах виділяються такі:
- Більш висока, майже вдвічі, ціна на обладнання в порівнянні зі стандартними моделями твердопаливних котлів.
- Сучасні агрегати працюють на примусовому піддуві, тому є енергозалежними. Прості екземпляри мають меншу продуктивність.
- При експлуатації на потужності нижче 50% процес горіння стає нестабільним, у результаті трубопровід засмічується смолою.
- Для стабільності роботи потрібний суворий контроль температури газів. Якщо показник впаде нижче 60°C, у газоході утворюється конденсат із наступним засміченням.
- Завантаження палива здійснюється вручну.
- Стабільність роботи проявляється під час використання добре просушеної деревини.
На замітку! Потужність побутових дров'яних газогенераторів вбирається у 15-20 кВт. При цьому для конкретних умов експлуатації агрегат підбирається із запасом цього параметра до 25%. Крім того, при виборі необхідно враховувати час роботи, тип самого генератора, а також різновиди палива, що застосовується.
різновиди
Існують 3 основні види дров'яного газогенератора:
- Прямий .
Класичний варіант виконання агрегату. Функціонує на вугіллі, напівкоксі та антрациті. Головні відмінності:
- Повітря до зони горіння надходить знизу через колосники.
- Забір газу здійснюється зверху.
- Волога з палива не проникає в топку, тому її потрібно доставляти спеціально.
Корисне відео
Висока продуктивність обумовлюється збагаченням суміші газів воднем, що утворюється в реакції з водою, що подається.
- Зворотній .
Цей варіант установки здатний переробляти різні види палива, при спалюванні яких утворюються смоли. Це в першу чергу дрова та деревне вугілля, а також різні відходи. Характерні особливості:
- Повітря подається у середню частину – безпосередньо у зону горіння.
- Вихід газу здійснюється нижче – через зольник.
Утворений газ надходить на просушування та підігрів палива в завантажувальній камері.
- Горизонтальний .
На відміну від вищенаведених варіантів у тому, що зона активності в ньому набагато менша, що зумовлює менший час для запуску та можливість швидкої зміни робочого режиму. Характерні особливості роботи виявляються в наступному:
- Повітря подається примусово в нижній бічній частині.
- Забір газу здійснюється через газозабірні грати - навпроти пристосування для подачі повітря.
Важливо! Для встановлення газогенератора потрібне окреме приміщення із спеціальними технічними умовами. Його площа не повинна бути меншою за 15 м 2 .
Корисне відео
Правила встановлення
При монтажі газогенераторних агрегатів на дровах рекомендується дотримуватися наступного ряду правил:
- Встановлення обладнання допускається у будь-якому місці будинку – підвалі, цоколі, в кімнаті – а також на вулиці, з дотриманням техніки безпеки та технічних умов.
- Моделі, призначені для завантаження дров великої довжини, краще встановлювати на вулиці поруч із місцем зберігання палива.
- Для монтажу всередині будинку краще вибирати варіант генератора, що працює на пелетах. Так як їх зберігання та експлуатація не пов'язана з утворенням сміття.
- У разі використання топкових газів для обігріву та мінімального їх охолодження труби до будинку від агрегату, встановленого на вулиці, прокладаються в теплоізоляції та під землею.
Рекомендація! Газогенератори виявляють максимальну продуктивність при повному завантаженні. Однак кількості енергії, що виробляється, буває надмірно багато. Тому, щоб зберегти її, наприклад, для обігріву, необхідно використовувати спеціальні теплоізольовані ємності – теплоакумулятори.
Корисне відео
Висновок
Сучасні моделі дров'яних газогенераторів настільки ефективні, що їх можна встановлювати навіть на автомобіль. Однак у більшості випадків він є успішним способом заощадити на паливі для віддалених районів проживання, де, крім дров, немає інших видів енергоресурсу, а доставляти їх туди невигідно. Спрощено, агрегат складається з корпусу, камери завантаження, топки та зольника. Принцип його роботи заснований на термічному розкладанні деревини або вугілля при низькому рівні кисню, і подальшому відновленні – до моноксиду вуглецю та водню.
Топкові гази, перш ніж потрапити в ДВС, охолоджуються, очищаються і змішуються з киснем. Основні плюси газогенераторів даного типу:
- Великий ККД.
- До 25 годин горіння за одне завантаження.
- Повне спалювання деревини.
- Регулювання потужності.
- Відсутність шкідливих викидів.
- Економічність.
- Можливість використання сирої деревини.
- Експлуатація на інших видах палива.
- Безпека.
- Великий обсяг камери.
Недоліки виявляються у високій вартості, енергозалежності сучасних моделей, можливості засмічення, контролі температури газів, ручному завантаженні, необхідності застосовувати сухе паливо. При цьому існують 3 різновиди – прямі, зворотні та горизонтальні. Кожна з них має свої плюси, мінуси та особливості застосування. Установка агрегату повинна виконуватись відповідно до правил.
