Промышленные газогенераторы: устройство и принцип работы

Как это работает?

Стандартный элемент Пельтье – это пластина с двумя выходами для подключения к сети, собранная из кубиков разного металла, например медь и константан, медь и никель, свинец и константан и т. д. Пластина пропускает через себя электрический ток, и с одной стороны нагревается, а с другой становится холодной.

В представленном электрогенераторе применяется обратный принцип: одна сторона элемента нагревается от горящего топлива (в данном случае – щепок и дров), другая охлаждается любым теплообменником – жидкостным или воздушным, и на проводах происходит выработка постоянного электротока, который уже можно использовать по усмотрению.

Больших показателей мощности ожидать не приходится, даже в заводских печах-генераторах (в них, как правило, два элемента), вырабатывается до 60 Вт. Самодельные обычно выдают 5 Вт (хватит, чтобы зарядить сотовый телефон или подключить фонарик со светодиодами).

Электроток в такой печи – лишь побочный продукт, основная энергия от сгорания дров не пропадает впустую, а служит для отопления помещения (хватит на небольшой дом, дачу или палатку).

Особенности эксплуатации древесных котлов с длительным горением

Длительность горения одной закладки дров, составляет от 8 до 24 часов. Период автономной работы зависит от нескольких факторов:

1. Тип котла.
2. Качество топлива.
3. Правильная эксплуатация.

Научиться правильно топить котел, намного легче, чем может показаться на первый взгляд. Во время растопки и дальнейшей эксплуатации, придерживаются требований, указанных производителем в технической документации. После нескольких топок, процесс становится привычным.

Как добиться длительного горения дров

Расход дров, при условии использования режима длительного горения, меньше чем в обычных котлах, на 30-40%. КПД достигает 92%. Не у всех потребителей получается с первого раза добиться того, чтобы котел заработал в режиме длительного горения. Некоторые жалуются на обильное выделение смолы в процессе сжигания древесины.

Добиться длительного горения дров можно, тщательно соблюдая рекомендации производителя:

• Дрова разжигают при полностью открытой заслонке.
• В режим длительного горения, котел переводят только после достижения температуры 600°С.
• Влажность дров не должна превышать 20%. Топить хвойными породами дерева не рекомендуется.

Нарушения правил эксплуатации приводит к тому, что от дров в котле образуется смола. Чаще всего, не соблюдают следующие условия:

• Минимальная температура теплоносителя на выходе не должна опускаться ниже 65°С.
• Правильно топить котел дровами твердых пород: осиной, буком, акацией, дубом и т.д.
• Высокая влажность дров приводит к обильному выделению смолы.

Правильная эксплуатация котлов длительного горения, продлевает срок службы техники и увеличивает теплоотдачу.

Как правильно загружать дрова

Укладка дров в котле выполняется в согласии со следующими правилами:

Поленья раскалываются крупными кусками.
Укладка дров в топку осуществляется как можно плотнее

Важно избежать пустот между поленьями.
Длина поленьев должна быть меньше размеров загрузочной камеры, как минимум на 5 см.

Розжиг выполняют исключительно сухими лучинками. Использовать бензин или керосин, для растопки дров, запрещается. Время от времени, рекомендуется использовать специальные химические брикеты, удаляющие смолянистые отложения на стенках.

Сколько надо дров на зимний сезон

Устройство котла длительного горения, позволяет экономить на топливе, приблизительно 15-30%, в зависимости от выбранной модели. Примерный расход дров высчитывается следующим образом:

• Принято считать, что для обогрева каждых 100 м², потребуется 3 Гкал/мес.
• При сжигании килограмма дров, выделяется 3200 ккал.
• Чтобы получить 1 Гкал, котлы длительного горения сжигают 312 кг дров.
• Для получения 3 Гкал, потребуется приблизительно тонна древесины.

В течение отопительного сезона, для обогрева дома на 100 м², нужно 7-8 тонн дров.

Правила и нормы установки дровяного котла продолжительного горения

Установка котла длительного горения проводится с соблюдением норм, распространяющихся на все котлы, работающие на дровах. Во время проведения монтажных работ, учитывают существующие требования ППБ и СНиП:

• Монтаж выполняют на прочном негорючем основании. Стены и пол облицовывают негорючими строительными материалами.
• Дымоход проводят с соблюдением противопожарных разделок. В месте примыкания к стене из горючего материала, прокладывают огнестойкий утеплитель. Материал облицовывают стальным листом.

Водяное отопление от котла на дровах длительного горения, подключают к специальным отводам, находящимся на корпусе котла. В инструкции подробно указывается, какой патрубок идет на подачу и обратку водяного контура.

Котел с производительностью более 40 кВт, устанавливается в отдельной комнате.
Энергозависимые котлы подключают к электроснабжению через стабилизатор и источник бесперебойного питания. Обязательно используют автоматы. Подключение выполняют напрямую от щитовой.

В помещении, используемой под котельную, обязательно наличие приточно-вытяжной вентиляции и естественного освещения. При необходимости, допускается размещение котла в подвале.

Способ №3 — Самодельные станции

Также многие умельцы создают самодельные станции (обычно на основе газогенератора), которые после продают.

Все это указывает на то, что можно и самостоятельно изготовить электростанцию из подручных средств и использовать ее для своих целей.

Далее рассмотрим, как можно сделать устройство самостоятельно.

Рекомендуем: Градирни открытого и закрытого типов: их конструкция, режимы работы, фото

На основе термоэлектрогенератора.

Первый вариант – электростанция на основе пластины Пельтье. Сразу отметим, что изготовленное в домашних условиях устройство подойдет разве что для зарядки телефона, фонаря или для освещения с использованием светодиодных ламп.

Для изготовления потребуется:

• Металлический корпус, который будет играть роль печи;
• Пластина Пельтье (отдельно приобретается);
• Регулятор напряжения с установленным USB-выходом;
• Теплообменник или просто вентилятор для обеспечения охлаждения (можно взять компьютерный кулер).

Изготовление электростанции — очень простое:

1. Изготавливаем печь. Берем металлический короб (к примеру, корпус от компьютера), разворачиваем так, чтобы печь не имела дна. В стенках внизу проделываем отверстия для подачи воздуха. Вверху можно установить решетку, на которую можно установить чайник и т. д.
2. На заднюю стенку монтируем пластину;
3. Сверху на пластину монтируем кулер;
4. К выводам от пластины подключаем регулятор напряжения, от которого и запитываем кулер, а также делаем выводы для подключения потребителей.

ПОПУЛЯРНОЕ У ЧИТАТЕЛЕЙ: Что такое умные розетки, их виды, устройство и принцип работы

Работает все просто: разжигаем дрова, по мере нагрева пластины на ее выводах начнется генерация электроэнергии, которая будет подаваться на регулятор напряжения. От него же начнет и работать кулер, обеспечивая охлаждение пластины.

Остается только подключить потребители и следить за процессом горения в печке (подкидывать своевременно дрова).

На основе газогенератора.

Второй способ сделать электростанцию – это изготовить газогенератор. Такое устройство значительно сложнее в изготовлении, но и выход электроэнергии – значительно больше.

Для его изготовления потребуется:

• Цилиндрическая емкость (к примеру, разобранный газовый баллон). Она будет играть роль печки, поэтому следует предусмотреть люки для загрузки топлива и очистки твердых продуктов горения, а также подвод воздуха (потребуется вентилятор для принудительной подачи, чтобы обеспечить более лучший процесс горения) и вывод для газа;
• Радиатор охлаждения (может быть изготовлен в виде змеевика), в котором газ будет охлаждаться;
• Емкость для создания фильтра типа «Циклон»;
• Емкость для создания фильтра тонкой очистки газа;
• Бензиновая генераторная установка (но можно просто взять любой бензиновый мотор, а также обычный асинхронный электродвигатель 220 В).

После этого все необходимо соединить в единую конструкцию. От котла газ должен поступать на радиатор охлаждения, а после на «Циклон» и фильтр тонкой очистки. И только после этого полученный газ подается на двигатель.

Это указана принципиальная схема изготовления газогенератора. Исполнение же может быть самым разным.

К примеру, возможна установка механизма принудительной подачи твердого топлива из бункера, который, кстати, тоже будет запитываться от генератора, а также всевозможных контролирующих устройств.

Создавая электростанцию на основе эффекта Пельтье, особых проблем не возникнет, поскольку схема простая. Единственное, следует принимать некоторые меры безопасности, поскольку огонь в такой печке практически открытый.

А вот создавая газогенератор, следует учитывать множество нюансов, среди них — обеспечение герметичности на всех соединениях системы, по которой проходит газ.

Чтобы двигатель внутреннего сгорания нормально работал, следует побеспокоиться о качественной очистке газа (наличие примесей в нем недопустимо).

Газогенератор – конструкция громоздкая, поэтому для него необходимо правильно подобрать место, а также обеспечить нормальную вентиляцию, если он будет установлен в помещении.

Поскольку такие электростанции не новь, и любителями они изготавливаются уже сравнительно давно, то и отзывов о них накопилось немало.

В основном, все они положительные. Даже у самодельной печи с элементом Пельтье отмечается, что она полностью справляется с поставленной задачей. А что касается газогенераторов, то здесь наглядным примером может выступить установка таких устройств даже на современных авто, что говорит об их эффективности.

5 Рекомендации по установке

При выборе месторасположения важно продумать не только размеры всего агрегата, теплообменника и фильтров, а также длину патрубков. Важно, чтобы загрузка партии топлива происходила через крышку сверху

Во время работы двигателя дозаправка осуществляется с незначительным выделением газа. Если ДВС заглушен, а в устройстве продолжает гореть масса, загрузка новой партии сопровождается появлением обильного облака.

Поместить подобное устройство можно только снаружи автомобиля и обязательно сзади. Это обусловлено тем, что к конструкции должен быть свободный доступ. Чем длиннее планируемые дистанции без дозаправки, тем больше размеры изделия. Составляющие элементы аппарата должны быть сделаны в соответствии с размерами бункера.

Газогенератор на грузовой машине можно разместить между кабиной и бортом с водительской стороны. Трубы, теплообменник и фильтрующий элемент разрешается размещать за кабиной. Фильтр тонкой очистки следует расположить на противоположной части кабины (за дверью пассажира). Для удобного удаления конденсата патрубки и дренажные краны выводят ниже фильтрующего элемента тонкой очистки.

На легковой машине аппарат рекомендуется устанавливать на открытой части. Для этого можно модифицировать багажник, приварить прицеп и т. д. Все зависит от вкусовых предпочтений и фантазий владельца. Не рекомендуется устанавливать оборудование в багажнике под крышкой, так как во время его эксплуатации в салон автомобиля будут попадать дым и угольная пыль.

Газогенератор — агрегат, с помощью которого получается горючий газ. После прогона последнего через очистительные фильтры и охлаждающий радиатор получается чистая и холодная газовая смесь. Оксид углерода может заменить классический вариант топлива, обеспечивая двигателю бесперебойную работу. Бензиновые ДВС функционируют с газогенераторным устройством без существенных потерь производительности.

Способ №2

При создании газогенератора для автомобиля основной упор делается не только на надежности и эффективности устройства, но и на его компактности.

За рубежом фильтр охлаждения, циклон и корпусная часть делаются из нержавейки, что позволяет использовать металл, имеющий вдвое меньшую толщину.

Естественно, такая конструкция получается много легче. В наших условиях для удешевления конструкции применяются старые пропанные баллоны или огнетушители.

Для изготовления наружной емкости часто используются баллоны для сжиженного пропана.

Изготовление внутренней части производится из ресивера грузовика, к примеру, КАМАЗа или ЗИЛа.

Особое внимание должно быть уделено колосниковой решетке — ее делают из тонкого металла, а патрубки — из обычных труб (главное — подобрать правильный диаметр)

Для изготовления крышки с крепежными элементами используется верхняя часть баллона. В крайнем случае, деталь можно выполнить из листовой стали.

Крышка уплотняется с помощью специального шнура, обработанного графитной пропиткой и выполненного из термостойкого асбеста.

Для изготовления грубого фильтра можно использовать старый огнетушитель или поступить еще проще — взять кусок трубы.

В нижней части должна быть сделана насадка в виде конуса, необходимая для отгрузки золы.

На верхней части торец должен плотно закрываться крышкой (как правило, она приваривается).

В саму крышку монтируется выходной патрубок, а с боковой части — еще один штуцер для подачи продуктов горения.

Выделяемые газогенератором газы имеют большую температуру, поэтому они требуют качественного охлаждения.

Этому есть две причины:

• во-первых, раскаленные до большой температуры газы, отличаются минимальной плотностью, что делает процесс его сжигания в цилиндрах ДВС практически нереальным;
• во-вторых, есть риск возникновения самопроизвольной вспышки в случае контакта газа с раскаленными элементами двигателя.

В процессе розжига важно обеспечить нормальное перемещение газа по тракту — эту работу берет на себя вентилятор. Уже после пуска мотора рабочий состав перемещается за счет разрежения, поэтому в вентиляторе нет необходимости. Уже после пуска мотора рабочий состав перемещается за счет разрежения, поэтому в вентиляторе нет необходимости

Уже после пуска мотора рабочий состав перемещается за счет разрежения, поэтому в вентиляторе нет необходимости.

В качестве охладителя можно использовать стандартные радиаторы отопления. Главное — правильно их расположить и обеспечить максимальный контакт с воздушными массами.

В ряде случаев допускается монтаж биметаллических радиаторов.

Газовое топливо перед подачей в мотор должно очищаться — это обеспечивается с помощью специальных фильтров.

Нельзя забывать о еще одном важном элементе — смесителе. С его помощью происходит регулирование объема подаваемой газовоздушной смеси. Настройка производится с помощью заслонки

Настройка производится с помощью заслонки.

Принцип работы газогенераторного электрооборудования

Принцип работы газогенератора так же прост, как и его конструкция. Компрессор закачивает атмосферный воздух под давлением в камеру сгорания. Туда же поступает газообразное топливо, после чего смешивается с атмосферным воздухом. В результате образуется гремучая смесь, которая поджигается и детонирует внутри камеры сгорания. В ходе этой реакции образуется топочный газ, идущий на турбину и раскручивающий ее.

Процесс сгорания газообразного топлива осуществляется при постоянном высоком давлении. Камера сгорания используется для повышения температуры газа. Горячий газ обладает заметно большей энергией по сравнению с холодным или теплым, поэтому генератор работает более эффективно. Приблизительно 60% вырабатываемой турбиной электроэнергии направляется на вращение компрессора. Остальное уходит на включение генератора.

Мощность газогенератора в виде электрической энергии создается благодаря тому, что вал, соединяющий турбину и ротор, раскручивает ротор. В статоре образуется магнитное поле, а вместе с ним – электрический ток. Далее он через контакты и провода поступает к подключенным потребителям. Теперь вам известно внутреннее устройство и то, как работает газогенератор.

Газогенератор для автомобиля

Установка, вырабатывающая древесный газ для машины, должна иметь небольшой вес и размер. Но в то же время металл должен быть достаточной толщины, иначе быстро прогорит.

Особенно тщательно должна быть продумана система фильтрации. Так как твердые частички сажи быстро уничтожат зеркало цилиндров двигателя.

Если по всем правилам сделана система фильтрации – он не будет вреден для ДВС! Газ на выходе получается высшего качества, октановое число соответствует 100 бензину.

Двигатель, как правило, быстрее изнашивается не из-за состава газа, а потому, что ему приходится работать на повышенных оборотах, чтобы быстрее шел процесс горения.

Для установки газогенератора на автомобиль своими руками необходимо найти для него подходящее место. На грузовиках это обычно за кабиной. На легковых либо в багажнике, либо навешивается сзади, или размещается в отдельном прицепе.

Прицепная газогенераторная установка имеет свои преимущества:

• Возможность отцепить установку и использовать автомобиль на бензине.
• Легко транспортировать и использовать агрегат для других нужд.
• Не отбирается полезное место от автомобиля.
• Проще производить ремонт.
• Место для хранения запаса топлива.

Кочки и ухабы на дороге пойдут газогенератору на пользу, поскольку дрова встряхиваются и перемешиваются, а значит, лучше горят!

Расход газа

Газовые генераторы считаются достаточно экономным оборудованием. В зависимости от модели на выработку одного киловатта электроэнергии уходит от 0,3 до 0,4м3 природного газа. Мощность таких установок колеблется от 2 до 300 киловатт в час, но для обеспечения загородного дома электроэнергией достаточно генератора с мощностью от 3 до 5 киловатт

Именно на такие модели обращает внимание большинство покупателей

Вопрос стоимости актуален для многих потребителей, поэтому опишем технические характеристики некоторых популярных моделей газовых генераторов, особое внимание обратим на их стоимость. Газогенератор KIPOR KNE5500Е

Газогенератор KIPOR KNE5500Е

Газген Kipor KNE5500E – это малогабаритное энергооборудование с поршневым двигателем, который может выработать до 4,5 кВт электроэнергии в час. Топливо должно подаваться на рабочий агрегат под давлением не меньше 2кПа.

Здесь можно использовать баллонный газ и природный, который находится в центральном газопроводе. Средняя стоимость Kipor KNE5500E — 70000 рублей. Указанная установка используется в качестве автономного источника электроснабжения в тёплое время года.

Gazlux СС2500B — один из самых дешевых газогенераторов для выработки электроэнергии на природном газе

Вторая модель газового генератора Gazlux CC2500B считается одной из самых популярных на рынке. Стоит такое оборудование около 47 000 рублей, но его мощность ограничена 2,5 кВт, моторесурс не более 3000 часов беспрерывной работы. Установка может использоваться для работы отопительного насоса во время отключения электроэнергии. Устройство имеет воздушное охлаждение, поэтому используется в тёплое время года или при положительных температурах воздуха в помещении.

Ещё один газовый генератор китайского производства Gazlux CC5000D имеет достаточную мощность для обеспечения электроэнергией небольшого коттеджа или загородного дома. Эта установка оснащена звукоизолирующим материалом, её рекомендовано эксплуатировать внутри помещений. Стоит Gazlux CC5000D 95000 рублей.

Некоторые хозяева загородной недвижимости пытаются организовать автономное отопление и электроснабжение своего жилья. Им на помощь могут придти газогенераторы для выработки электроэнергии на природном газе. В нашей статье опишем принцип работы такого устройства, ознакомимся с основными видами и некоторыми техническими характеристиками.

Виды газовых генераторов

Основным критерием, по которому осуществляется классификация газогенераторов, является мощность.

Условно выделяют четыре группы.

Маломощные газовые генераторы.
Их активная мощность не превышает 5-6 кВт. Этого достаточно для обслуживания дачного дома со стандартные набором бытовых электроприборов, таких, как чайник, электроплита, телевизор либо освещение. Подключать электронику, чувствительную к качеству напряжения, к такому газогенератору не рекомендуется, так как он не может обеспечить идеальное качество тока. Достаточно высокая цена (30-40 тысяч рублей) окупается относительной дешевизной газа и достаточно высоким моторесурсом.

Газогенераторы мощностью 10-20 кВт

Используют воздушное охлаждение. Такие агрегаты предназначены для обслуживания частных домов средних размеров. Обычно в комплектацию входит система автоматизации, запускающая газогенератор в случае обрыва сети. Благодаря воздушному охлаждению затраты на обслуживание прибора снижаются. Однако снижается и срок бесперебойной работы. Благодаря защитному кожуху агрегат можно запускать на улице – он работает при экстремально низких температурах до – 30 градусов.

Газогенераторы мощностью 10-25кВт

Используют жидкостное охлаждение. Принципиальное отличие этой группы заключается в возможности длительной беспрерывной работы. Если межсервисный период составляет 250 часов, генератор можно активно эксплуатировать 10 суток подряд без перерыва. После этого требуется замена масла. Ввиду высокой стоимости (от 450000 рублей), такие газогенераторы используются достаточно редко.

Мощные газогенераторы

Способны обслужить многоэтажный дом, несколько зданий или даже промышленное предприятие.

• Магистральный.

  Максимальная выгода достигается, если дом подключен к газовой магистрали. Здесь есть один значительный нюанс – при низком давлении газа генератор не сможет работать на полную мощность. Потому определяясь, газогенератор какой лучше выбрать для частного дома, необходимо предварительно уточнить, насколько фактическое давление газа соответствует номинальному.

• Сжиженный газ.

  Чаще всего этот вид топлива используется на маломощных газогенераторах. 50-литрового газового баллона хватает на 17-20 часов работы.

Газовые электростанции

Современные газогенераторные электростанции относятся к экономичному классу энергетического оборудования, позволяя использовать их в качестве аварийного, постоянного или резервного источника энергоснабжения. Спектр применения газогенераторов неограничен от бытового до промышленного применения в зависимости от требуемой мощности может быть реализован любой режим работы установки. При эксплуатации газопоршневых электростанций оптимальным и наиболее выгодным решением является режим когенерации с одновременной выработкой электричества и тепла, также возможно использование дополнительного оборудования для выработки холода.

Процесс сборки

Процесс создания котла включает несколько этапов. При изготовлении каждого элемента стоит учитывать особые условия эксплуатации изготавливаемого изделия.

Устройство подачи воздуха

Отрезаем от толстостенной трубы диаметром 100 мм отрезок, длина которого будет равна высоте топки. К нижней части привариваем болт. Из стального листа вырезаем круг такого же диаметра, как труба или большего. Просверливаем в круге отверстие, достаточное для прохождения болта, приваренного к трубе. Соединяем круг и воздуховодную трубу, закрутив гайку на болт.

В итоге мы получим трубу для подачи воздуха, нижняя часть которой может закрываться свободно двигающимся металлическим кругом. В процессе эксплуатации это позволит регулировать интенсивность горения дров и, следовательно, температуру в помещении.

С помощью болгарки и диска по металлу делаем в трубе вертикальные прорези толщиной приблизительно 10 мм. Через них воздух будет поступать в топочную камеру.

Корпус (топка)

Для корпуса потребуется цилиндр с герметичным дном диаметром 400 мм и длиной 1000 мм. Размеры могут быть иными, в зависимости от имеющегося свободного пространства, но достаточными для закладки дров. Можно использовать готовую бочку или приварить к стальному толстостенному цилиндру днище.

Иногда котлы для отопления изготавливают из баллонов из-под газа для более длительного срока службы.

Дымоход

В верхней части корпуса формируем отверстие для отвода газов. Его диаметр должен быть не менее 100 мм. К отверстию привариваем трубу, через которую будет осуществляться отвод отработавших газов.

Длина трубы выбирается в зависимости от конструктивных соображений.

Соединяем корпус и устройство подачи воздуха

В днище корпуса вырезаем отверстие диаметром равным диаметру воздухоподающей трубы. Вставляем трубу внутрь корпуса таким образом, чтобы поддувало выходило за пределы днища.

Теплорассеивающий диск

Из металлического листа толщиной 10 мм вырезаем круг, размер которого немного меньше диаметра корпуса. Привариваем к нему ручку, изготовленную из арматуры или стальной проволоки.

Это значительно упростит последующую эксплуатацию котла.

Конвекционный кожух

Из листовой стали изготавливаем цилиндр или отрезаем кусок трубы, диаметр которой на несколько сантиметров больше наружного диаметра топки (корпуса). Можно использовать трубу диаметром 500 мм. Соединяем вместе конвекционный кожух и топку.

Сделать это можно с помощью металлических перемычек, привариваемых к внутренней поверхности кожуха и наружной поверхности топки, если зазор получился достаточно большой. При меньшем зазоре можно приварить кожух к топке по всему периметру.

Крышка

Из стального листа вырезаем круг такого же диаметра как топка или чуть больше. Привариваем к ней ручки, используя электроды, проволоку или другие подручные средства.

Учитывая, что в процессе эксплуатации котла ручки могут сильно нагреваться, стоит предусмотреть специальную защиту из материала с низкой теплопроводностью.

Ножки

Для обеспечения длительного горения к дну привариваем ножки. Их высота должна быть достаточной, чтобы поднять дровяной котел минимум на 25 см над уровнем пола. Для этого можно использовать различный прокат (швеллер, уголок).

Поздравляем, вы изготовили дровяной котел своими руками. Можно приступать к обогреву дома. Для этого достаточно загрузить дрова и поджечь их, открыв крышку и теплорассеивающий диск.