Газогенератор на дровах для дома – что это такое, принцип работы, плюсы и минусы, виды, правила установки

Применение автономных агрегатов по выработке электроэнергии оправдано и с экономической, и практической точки зрения. Однако людям, живущим далеко от цивилизации, довольно затратно и хлопотно приобретать и транспортировать до дома природный газ или жидкое топливо. На выход в такой ситуации приходит газогенератор на дровах. Разберем, что собой представляет данное оборудование, как оно устроено и по какому принципу работает, на какие виды подразделяется, каковы его плюсы и минусы, правила установки современных моделей.

Дровяной газогенератор – что это такое, устройство, принцип действия, применение

В автономных установках по выработке электроэнергии для нужд частного дома применяется двигатель внутреннего сгорания. Функционировать он может на бензине, солярке или природном газе. Однако, когда дело касается удаленных районов, доставлять такие виды топлива будет экономически не выгодно и технически трудно.

Альтернативным решением вопроса в такой ситуации является дровяной газогенератор. Мотор такого агрегата питается смесью газов – преимущественно, водорода, моноксида углерода, метана и некоторых других углеводородов. Образуются они в специальных условиях в ходе термического разложения древесины, угля, торфа, органики и прочих подходящих видах твердого топлива.

Устройство

Классическая дровяная газогенераторная установка бытового типа состоит из следующих основных узлов:

• Корпус. Изготавливается из стали, может иметь цилиндрическую или прямоугольную форму. Устанавливается на специальных ножках.

• Загрузочный отдел. Располагается и крепится внутри корпуса. Предназначается для загрузки топлива через специальный люк, края которого оснащаются специальным огнестойким уплотнителем.
• Камера сгорания. Отличается жаростойкостью и находится внизу загрузочного отдела. В ней осуществляется непосредственное сжигание топлива. Для осуществления термического разложения смол в нижней ее части обустроена специальная горловина. Посередине камеры проделаны специальные отверстия-фурмы, соединенные с воздухоподающим устройством. Последнее оснащается клапаном обратного типа для препятствия выхода горючих газов.
• Вентилятор. При необходимости повышения КПД, а также улучшения сжигания отдельных видов топлива или очень сырых дров, воздухораспределительный модуль дополнительно комплектуется вентилятором или турбиной – для усиленной подачи воздуха в топку.
• Колосники. Устанавливаются в нижней части камеры сгорания. Главное их назначение заключается в поддержке раскаленных горящих углей и отделении прогоревшего вещества – осыпания золы в специальный расположенный ниже зольник.

• Люки. Специальные герметично закрываемые крышки – верхняя для загрузки топлива с устройством для выравнивания давления внутри, боковая для загрузки в зону восстановления и нижняя для выгребания шлака.
• Газовод. Патрубок для вывода образуемой смеси газов из камеры сгорания. Ввиду высокой изначальной температуры и необходимости охлаждения для дальнейшего использования, специально проводится по кольцеобразной траектории в полости между корпусом установки и камерой загрузки. Это позволяет не только охлаждать газ, но также предварительно просушивать топливо, прежде чем оно попадет в топку.
• Система фильтрации. После выхода из камеры газ требует обязательной очистки от сажи и других твердых взвешенных частиц. Поэтому сначала он в горячем виде подается в фильтр грубой очистки, а после уже в охлажденном виде подвергается более тонкой фильтрации.

По завершении очищенная и охлажденная газовая смесь подается в смесительный блок. Здесь газ до необходимой степени насыщается кислородом. Только после этого он подается в двигатель внутреннего сгорания.

Механизм действия

Принцип работы газогенератора на дровах сводится к тому, что в условиях повышенной температуры (порядка 1200-1500°C) и низком уровне кислорода древесина не горит, как обычно, а тлеет, выделяя при этом генераторный газ, служащий топливом для ДВС. Механизм действия установки сводится к следующим поэтапным процессам, происходящим в соответствующих зонах генератора:

• Сушка топлива. При температуре порядка 160-190°C расположенные в самой верхней части загрузочного отдела дрова высушиваются под действием проходящих по кольцевому трубопроводу газами.
• Сухая перегонка. В средней части агрегата, где уровень нагрева достигает 450-500°C осуществляется обугливание древесины. В результате помимо кокса образуются смолы, кислоты и прочие продукты низкотемпературного распада топлива.
• Горение. В самой нижней части установки при максимальной температуре 1100-1500°C обугленное топливо и продукты распада сгорают до углекислого и угарного газа.

• Восстановление. Образованный и разогретый в нижней части углекислый газ подымается до раскаленного кокса и, взаимодействует с углеродом и водой, в результате реакции образуется моноксид углерода и водород.

В зоне горения и восстановления образуется не только горючие газы, но также балластные. К первым относятся – угарный газ, водород, метан и некоторые непредельные углеводороды, ко вторым – углекислый газ, азот, кислород и пары воды. Кроме того, топочный газ в сыром виде содержит множество включений в виде шлака, золы, органических кислот. Поэтому прежде чем пускать в ДВС, его требуется тщательно очистить. Для этого и применяются фильтры грубой и тонкой очистки.

Применение

При высоком качестве топлива, отлаженной технологии и принудительном поддуве газогенераторы на дровах достигают настолько высокого КПД, что устанавливаются даже на автомобили. Однако в большинстве случаев их основной сферой применения являются объекты и дома с обилием древесины и затрудненным доступом других видов энергоресурсов (электричества, газа, бензина, мазута и т. д.).

Дровяные генераторы применяются в следующих случаях:

1. Для электрификации домов в удаленных районах без доступа к электросетям.
2. Для обеспечения бесперебойности подачи электричества на объектах повышенной важности – военных, научных, медицинских базах.
3. В промышленности – в качестве альтернативного источника выработки электроэнергии при наличии сопутствующих отходов производства – щепы, опилок, обрезков стройматериалов и проч.

Обратите внимание! Для стабильной и высокопроизводительной работы генератор требует загрузки изначально хорошо просушенного топлива. Так, использование сырых дров снижает КПД на 25 %. Кроме того, при тлении сырой древесины образуются тугоплавкие смолы, быстро засоряющие систему трубопроводов, что и без того приведет к снижению эффективности агрегата и потребует частой его чистки.

Плюсы и минусы

Газогенераторная машина по производству топочного газа, функционирующая на дровах, характеризуется следующим рядом преимуществ:

• Высокий КПД. При сопутствующих условиях величина может достигать 95%.
• До 25 часов горения за одну закладку дров.

• Полное сжигание топлива, обеспечивающее минимальное образование отходов и редкую чистку зольника.
• Возможность регулировки мощности и автоматизации процесса.
• Практически полное отсутствие вредных выбросов в атмосферу, ввиду полной утилизации пиролизных газов.
• Высокий экономический показатель.
• Возможность загрузки свежесрубленной и невысушенной древесины на некоторых моделях агрегатов.
• Большие габариты загрузочной камеры позволяют использовать неколотые дрова длиной до 1 м.
• Возможность применения альтернативных видов топлива – опилок, коры, пластика и проч.
• Полная безопасность эксплуатации.

Более того, если нет необходимости в очистке газовой смеси для двигателя электрогенератора, то установку можно использовать для прямого нагрева теплоносителя, тем самым обеспечивая экономное отопление дома.

Среди недостатков газогенераторной установки на дровах выделяются следующие:

• Более высокая, почти в 2 раза, стоимость на оборудование по сравнению со стандартными моделями твердотопливных котлов.

• Современные агрегаты работают на принудительном поддуве, поэтому являются энергозависимыми. Простые экземпляры имеют меньшую производительность.
• При эксплуатации на мощности ниже 50% процесс горения становится нестабильным, в результате чего трубопровод засоряется смолой.
• Для стабильности работы требуется строгий контроль температуры газов. Если показатель упадет ниже 60°C, в газоходе образуется конденсат с последующим засорением.
• Загрузка топлива производится вручную.
• Стабильность работы проявляется при использовании хорошо просушенной древесины.

На заметку! Мощность бытовых дровяных газогенераторов не превышает 15-20 кВт. При этом для конкретных условий эксплуатации агрегат подбирается с запасом этого параметра до 25 %. Кроме того, при выборе необходимо учитывать время работы, тип самого генератора, а также разновидности применяемого топлива.

Разновидности

Существуют 3 основных вида дровяного газогенератора:

• Прямой.

Классический вариант исполнения агрегата. Функционирует на угле, полукоксе и антраците. Главные отличия:

1. Воздух в зону горения поступает снизу через колосники.
2. Забор газа осуществляется сверху.
3. Влага из топлива не проникает в топку, поэтому ее требуется доставлять специально.

Высокая производительность обуславливается обогащением смеси газов водородом, образуемым в реакции с подаваемой водой.

• Обратный.

Данный вариант установки способен перерабатывать различные виды топлива, при сжигании которых образуются смолы. Это в первую очередь дрова и древесный уголь, а также различные отходы. Характерные особенности:

1. Воздух подается в среднюю часть – непосредственно в зону горения.
2. Выход газа осуществляется ниже – через зольник.

Образуемый газ поступает на просушку и подогрев топлива в загрузочной камере.

• Горизонтальный.

Отличие от вышеприведенных вариантов в том, что зона активности в нем намного меньше, что обуславливает меньшее время для запуска и возможность быстрой смены рабочего режима. Характерные особенности работы проявляются в следующем:

1. Воздух подается принудительно в боковой нижней части.
2. Забор газа осуществляется через газозаборную решетку – напротив приспособления для воздухоподачи.

Важно! Для установки газогенератора требуется отдельное помещение со специальными техническими условиями. Его площадь не должна быть менее 15 м².

Правила установки

При монтаже газогенераторных агрегатов на дровах рекомендуется соблюдать следующий ряд правил:

• Установка оборудования допускается в любом месте дома – подвале, цоколе, в комнате – а также на улице, с соблюдением техники безопасности и технических условий.
• Модели, предназначенные для загрузки дров большой длины, лучше устанавливать на улице рядом с местом хранения топлива.
• Для монтажа внутри дома лучше выбирать вариант генератора, работающего на пеллетах. Так как их хранение и эксплуатация не сопряжена с образованием мусора.
• В случае использования топочных газов для обогрева и минимального их охлаждения трубы к дому от агрегата, установленного на улице, прокладываются в теплоизоляции и под землей.

Рекомендация! Газогенераторы проявляют максимальную производительность при полной загрузке. Однако количества вырабатываемой энергии бывает избыточно много. Поэтому чтобы сохранить ее, например, для обогрева, необходимо использовать специальные теплоизолированные емкости – теплоаккумуляторы.

Коротко о главном

Современные модели дровяных газогенераторов настолько эффективны, что их допустимо устанавливать даже на автомобиль. Однако в большинстве случаев он является успешным способ сэкономить на топливе для отдаленных районов проживания, где кроме дров нет других видов энергоресурса, а доставлять их туда невыгодно. Упрощенно, агрегат состоит из корпуса, камеры загрузки, топки и зольника. Принцип его работы основан на термическом разложении древесины или угля при низком уровне кислорода, и последующем восстановлении – до моноксида углерода и водорода.

Топочные газы прежде чем попасть в ДВС охлаждаются, очищаются и смешиваются с кислородом. Основные плюсы газогенераторов рассматриваемого типа:

1. Большой КПД.
2. До 25 часов горения за одну загрузку.
3. Полное сжигание древесины.
4. Регулировка мощности.
5. Отсутствие вредных выбросов.
6. Экономичность.
7. Возможность использования сырой древесины.
8. Эксплуатация на других видах топлива.
9. Безопасность.
10. Большие объемы камеры.

Недостатки проявляются в высокой стоимости, энергозависимости современных моделей, возможности засорения, контроле температуры газов, ручной загрузке, необходимости применять сухое топливо. При этом существуют 3 разновидности – прямые, обратные и горизонтальные. У каждой из них есть свои плюсы, минусы и особенности применения. Установка агрегата должна выполняться в соответствии с правилами.