Як самому зробити газогенератор для авто на дровах

Ця публікація – для ентузіастів, які не шкодують часу і сил для досягнення мети. Чому така преамбула? Тому що далі мова піде про те, як зробити газогенератор своїми руками. Це досить складний агрегат, що виробляє з дров пальне, яке може замінити традиційні види палива – бензин в автомобілі та природний газ в будинку. Ми познайомимо вас з конструкцією газгена і труднощами, пов’язаними з його виготовленням, встановленням і експлуатацією.

Схема газогенератора і принцип роботи

Вуглець є основою усієї біомаси нашої планети, у тому числі деревини і різного вугілля, на який перетворилися спресовані рослини за мільйони років. В опалювальних котлах і двигунах внутрішнього згоряння (ДВЗ) ми спалюємо вуглеводні, що добуваються з надр землі: метан, пропан і бензин. Вони дорожчають з кожним роком, змушуючи домашніх умільців шукати нові рішення за допомогою старих винаходів. Одне з таких – автомобілі з газогенераторами на дровах, що з’явилися на початку минулого століття.

Суть ідеї в тому, щоб шляхом піролізу отримувати з деревини газоподібну горючу суміш, яка складається з декількох з’єднань на основі вуглецю:

• чадний газ (СО);
• водень у вільному вигляді (Н₂);
• добре всім відомий метан (СН₄);
• інші вуглеводневі сполуки (загальна формула – CnHm).

Примітка. Основним горючим компонентом суміші є окис вуглецю CO, частка інших речовин з наведеного переліку невелика. Присутні там і інші гази, які називають баластними: азот, вуглекислий газ (СО₂) і водяна пара. Показники процентного співвідношення речовин в кінцевому продукті та його теплотворної здатності наведені в таблиці:

Для виділення з деревини газоподібного палива служить піролізний газогенератор на дровах (інакше – газген), його конструкція показана на схемі. Це закрита ємність з колосниками, що заповнюється твердим паливом через верхній бункер, замість димаря – патрубок виходу газової суміші. Принцип роботи газгена такий:

1. Розпал і регулювання горіння масиву дров відбувається знизу, над колосниками. В камеру через фурми вдувається обмежена кількість повітря (35% від об’єму, потрібного для повного спалення).
2. В зоні горіння виділяється велика кількість тепла, від реакції кисню з вуглецем утворюється вуглекислота СО₂. Вміст чадного газу та інших займистих речовин тут невеликий.
3. В зоні відновлення (газифікації) під впливом високої температури вуглекислий газ насичується вуглецем з деревини і перетворюється на горюче з’єднання – СО. Одночасно відбувається розкладання водяної пари і утворення вільного водню.
4. Розпечені гази, проходячи крізь верхні шари палива, підсушують дерево і змушують його перетворюватися на напівкокс (це суха перегонка), завдяки чому виділяється більше вуглецю.
5. Газова суміш виходить з газогенератора і спрямовується на подальшу очистку для подачі в двигун внутрішнього згоряння чи котел опалення.

Довідка. Перетворення вуглекислоти на чад (CO) протікає з поглинанням тепла, яке виділяється від горіння. До речі, між зонами немає чітких меж, на кресленні вони показані умовно.

Для ясності ми описали генерацію пального шляхом прямого процесу газифікації, коли масив палива рухається назустріч повітряному потоку. Існують й інші способи – звернений процес (повітря продувається зверху вниз) і горизонтальний метод, зображений вище на схемі газогенератора. Якщо ви хочете детально розібратися в теорії, пропонуємо подивитися наступне відео:

Конструкція піролізної установки

Щоб успішно експлуатувати авто на дровах чи спалювати отримане паливо в газовому котлі, одного газогенератора недостатньо. Окрім баластних газів, саморобне пальне містить леткі домішки та смоли, простіше кажучи, дим і сажу. Ні автомобільний мотор, ні пальник котла не розрахований на таке паливо, тому швидко вийде з ладу. Цьому запобігає система фільтрування, що входить до складу газогенераторної установки і включає 3 додаткових агрегати:

• фільтр грубої очистки – циклон;
• радіатор-охолоджувач;
• фільтр тонкої очистки.

Черговість розміщення цих елементів на шляху газів показана на технологічній схемі:

Циклон для газогенератора – це вертикальний циліндр з двома патрубками і конусом на кінці, як зображено на кресленні. Забруднена газова суміш, потрапляючи всередину циклона, рухається по колу на високій швидкості, за рахунок чого великі і середні частки золи відкидаються до стінок відцентровою силою та виводяться через нижній отвір в конусі.

Чим вища температура газу, тим менша його щільність. Це означає, що пальне на виході з газгена не можна використовувати в ДВС без попереднього охолодження – воно просто не загориться в циліндрах. Тому в промислових газогенераторних установках відразу після циклону ставиться повітряний чи водяний теплообмінник, а потім компресор, який нагнітає охолоджену газову суміш в розподільну ємність.

В кінці технологічного ланцюга стоїть фільтр тонкої очистки, що видаляє з отриманого палива дрібні частки сажі й золи. Приклад такого агрегата – так званий скруббер, в якому гази очищуються за рахунок продування через воду. Тепер, коли ми розібралися з технологією виробництва пального, можна зробити власний газогенератор, здатний забезпечити роботу двигуна внутрішнього згоряння на дровах.

Робимо газген для автомобіля

Перш ніж зробити працездатний газогенератор для автомобіля, пропонуємо ознайомитися з деякими рекомендаціями:

1. Організувати подачу силового газу в сучасному авто з інжектором – завдання непросте. Доведеться міняти настройки контролера (прошивку), інакше мотор на деревному паливі не працюватиме. Потрібна машина зі старою системою подачі палива – карбюратором.
2. Чим більша потужність і робочий об’єм двигуна, тим вищу продуктивність має розвивати газогенератор. Відповідно, він виросте в розмірах.
3. Щоб вмістити установку в багажник легкового авто, треба вирізати частину днища. Якщо ви не хочете переробляти кузов, то відразу плануйте ставити дров’яний генератор з фільтрами і охолоджувачем на причіп.
4. Для виготовлення камери газифікації, де температура перевищує 1000 °C, застосовуйте низьковуглецеву товсту сталь 4–5 мм завтовшки.
5. Щоб зменшити вміст смол у газовій суміші, робіть камеру з горловиною, як це показано на кресленні.

Важливий момент. Не варто збільшувати діаметр камери газифікації (на кресленні він дорівнює 340 мм) з метою домогтися більшої продуктивності. Приріст вийде мізерний, а якість переробки деревини погіршиться. Висоту 183 см витримувати не обов’язково, хіба що ви поставите агрегат на причіп або на раму вантажівки. Паливний бункер і зольник можна вкоротити.

Для виготовлення внутрішньої частини автомобільного газогенератора (бункера) згодиться старий пропановий балон, ресивер від вантажівки КАМАЗ або товстостінна труба. Оскільки діаметр пропанового балона дорівнює 300 мм, інші розміри треба пропорційно зменшити. Виняток – камера газифікації, її мінімальний діаметр становить 140 мм. На кожух і кришку генератора піде метал завтовшки 1.5 мм. Люк ущільнюється графітно-азбестовим шнуром.

Супутні агрегати – фільтри і охолоджувачі – робляться так:

1. Циклон зваріть з відпрацьованого вогнегасника чи відрізка труби Ø10 см, як це зображено на кресленні. Вхідний патрубок встановіть збоку, випускний – зверху.
2. Охолоджувач силового газу краще зробити зі сталевих труб у вигляді змійовика. Є й готові варіанти: старий конвектор, батарея опалення та радіатор від авто.
3. Фільтр тонкої очистки виготовте з будь-якої циліндричної ємності (наприклад, бочки), наповненої базальтовим волокном.

Більш детальну інформацію про складання газогенератора своїми руками ви отримаєте, подивившись відео:

Для розпалювання та запуску газгена знадобиться вентилятор у вигляді равлика, що встановлюється у моторному відсіку (для випробувань згодиться побутовий пилосос). До нього вимога проста: деталі, дотичні до газової суміші, повинні бути металевими. Паливна магістраль, що веде до карбюратора, прокладається під днищем авто, матеріал – мідна чи сталева труба.

Довідка. Якщо замість дров використовувати деревне вугілля, то домішок на виході газогенератора буде значно менше, це добре для двигуна. Таке вугілля випалюється з деревини за простою технологією – в закритій бочці чи ямі.

Підключення та запуск ДВС

Оскільки теплотворна здатність палива з дров набагато нижча, ніж у бензину, то для нормальної роботи мотора співвідношення повітря/генераторний газ треба змінити. Для цього доведеться змайструвати змішувач і поставити його на впускному тракті. Найпростіший вид змішувача – повітряна заслінка, керована тягою з салону.

Завести холодний мотор на дровах непросто. Тому не варто повністю відмовлятися від бензину, а подавати його тільки під час запуску, а потім переходити на пальне від газогенератора. Щоб реалізувати перемикання на різні види палива, виготовте змішувач за схемою, запропонованою у книзі І. С. Мезіна «Транспортні газогенератори»:

Примітка. У цьому ж виданні ви знайдете безліч корисної інформації щодо отримання газоподібного палива з різних видів деревини і вугілля.

Тепер про особливості пуску і роботи ДВС на деревині та вугіллі:

• розмір дров, що завантажуються в бункер, не має перевищувати 6 см;
• сиру деревину застосовувати не можна, оскільки вся виділена теплота піде на випаровування води, процес піролізу протікатиме дуже мляво;
• розпал виконується за 20…30 хвилин до поїздки через спеціальний отвір із зворотним клапаном при включеному вентиляторі;
• потужність мотора знижується приблизно на 40…50% порівняно з їздою на бензині;
• з попереднього пункту випливає, що ресурс роботи двигуна на саморобному пальному теж зменшується.

Примітно, що після короткочасних стоянок машина спокійно заводиться від газгена, без переходу на бензин. Після тривалого простою потрібно 5…10 хвилин на повторний розпал установки. Як відбувається запуск двигуна авто від саморобного газогенератора на дровах, дивіться в наступному відеоматеріалі:

Заключний висновок

Дров’яні газогенератори, зроблені своїми руками, можна не тільки ставити на автомобілі, але і застосовувати для домашніх потреб. Про опалювальні котли ми вже говорили. Також багато домовласників користуються побутовими електрогенераторами, які працюють від дизельних чи бензинових двигунів. Якщо їх перевести на дрова, то одержувана від електростанції енергія стане набагато дешевшою.