Plynový generátor je zařízení na výrobu plynu z uhlí, palivového dřeva, dřevozpracujícího odpadu a dalších materiálů. Vzniklé palivo může nahradit tradiční uhlovodíková paliva – zemní plyn pro vytápění domácností a benzín pro automobily.

Hlavní myšlenkou použití takové jednotky je úspora nákladů na palivo. Neustálý růst cen benzinu, propanu a metanu nutí domácí řemeslníky hledat alternativní způsoby, jak získat palivo.

Chcete-li vyrobit plynový generátor vlastníma rukama, musíte pochopit jeho strukturu a princip fungování.

Vysvětlíme, jak se pevné palivo přeměňuje na hořlavý plyn, označíme konstrukční vlastnosti jednotky a uvedeme příklady vlastní montáže jednoduchých zařízení. Pro lepší asimilaci informací jsme článek doplnili vizuálními diagramy, fotografiemi a videoklipy.

Generátor plynu: zařízení a princip činnosti

Vyvíječ plynu je zařízení, které převádí kapalné nebo pevné palivo do plynného skupenství pro další spalování za účelem výroby tepla.

Generování možností rostlinného paliva

Jednotky pracující na topný olej nebo těžbu mají složitější konstrukci než modely využívající různé druhy uhlí nebo palivového dřeva.

Nejčastěji se proto nacházejí plynové generátory na tuhá paliva – naštěstí je palivo pro ně dostupné a levné.

Použití plynu jako paliva pro zemědělské stroje se vyznačuje zvláště vysokým ekonomickým efektem.

Plyn z domácí instalace může zajistit provoz plynových spotřebičů používaných v příměstské oblasti

Jako tuhé palivo v plynovém generátoru použijte:

  • dřevo, hnědé a uhlí;
  • palivové pelety z dřevního odpadu;
  • sláma, piliny a palivové dříví;
  • rašelinové brikety, koks;
  • slupka semen.

Zvláště šetrní majitelé připravují brikety z pilin vlastníma rukama.

Ze všech těchto druhů paliv je možná výroba plynu. Uvolňování energie závisí na výhřevnosti různých druhů paliva.

Navíc se spalováním surovin v plynovém generátoru získává více tepla než při použití pevného paliva v kotlích. Pokud se účinnost konvenčního kotle na dřevo pohybuje mezi 60–70 %, pak účinnost plynotvorného komplexu dosahuje 95 %.

Ale zde je třeba vzít v úvahu jednu nuanci. Kotel spaluje palivo k ohřevu vody, zatímco generátor plynu vyrábí pouze palivo. Bez topení, sporáku nebo spalovacího motoru bude mít domácí plynový generátor nulový smysl.

Výsledný plyn by měl být okamžitě použit – není ekonomicky výhodné jej akumulovat v jakékoli nádobě. Chcete-li to provést, budete muset nainstalovat další zařízení, která závisí na napájení.

ZIL s generátorem plynu

V sovětských dobách byly plynové generátory dokonce používány k provozu nákladních automobilů, vyrobený plyn stačí na provoz spalovacího motoru

Co se děje uvnitř plynového generátoru

Provoz vyvíječe plynu je založen na pyrolýze pevného paliva, ke které dochází při vysokých teplotách a nízkém obsahu kyslíku v peci. Uvnitř zařízení na výrobu plynu probíhá současně několik chemických reakcí.

Schéma zařízení na výrobu plynu

Schéma průmyslového generátoru plynu je poměrně složitá instalace s mnoha samostatnými zařízeními, z nichž každé má svůj vlastní provoz (+)

Technologicky je proces výroby hořlavého plynu rozdělen do tří po sobě jdoucích fází:

  1. Tepelný rozklad paliva. Proces probíhá za podmínek nedostatku kyslíku, kterého se do reaktoru dodává pouze třetina toho, co je potřeba pro klasické spalování.
  2. Čištění výsledného plynu. V cyklónu (suchý vírový filtr) je oblak plynu filtrován od poletujících částic popela.
  3. Chlazení. Výsledná plynná směs se ochladí a podrobí dalšímu čištění od nečistot.

Ve skutečnosti je to první proces, který se vyskytuje v bloku jako takovém generátoru plynu – pyrolýza. Vše ostatní je příprava plynné směsi pro další spalování.

READ
Jak odtrhnout základní desku?

Schéma generátoru plynu

Pyrolýzní komora domácího plynového generátoru je rozdělena na bunkr s tuhým palivem (1), topeniště (2) a popelník (3)

Na výstupu ze zařízení na výrobu plynu se získává hořlavá směs oxidu uhelnatého, vodíku, metanu a dalších uhlovodíků.

Také v závislosti na palivu použitém při pyrolýze se k nim v různém množství přidává voda ve formě páry, kyslík, oxid uhličitý a dusík. Na popsaném principu pracují i ​​pyrolýzní topné kotle, které vykazují vysokou účinnost.

Vlastnosti provozu různých převodníků

Podle konstrukce a technologie vnitřních procesů jsou generátory plynu:

  • rovný;
  • přeměněný;
  • horizontální.

Liší se místy přívodu vzduchu a výstupem generovaného plynu.

přímý proces proudí, když je vzduchová hmota vstřikována zespodu a hořlavá směs vystupuje v horní části konstrukce.

Obrácená varianta zahrnuje přívod kyslíku přímo do oxidační zóny. Zároveň je nejžhavější v zařízení na výrobu plynu.

Je poměrně obtížné do něj vstřikovat vlastními silami, proto se tento princip fungování používá pouze v průmyslových zařízeních.

Schémata generátorů plynu

Při přímém procesu generování plynu se na výstupu tvoří velké množství pryskyřic a vlhkosti, opačný je příliš obtížně realizovatelný vlastníma rukama a horizontální má sníženou produktivitu, ale extrémně jednoduchý design (+)

В horizontální generátor plynu výstupní potrubí s plynem je umístěno bezprostředně nad roštem v zóně kombinace oxidačních a redukčních reakcí. Tento design je nejjednodušší v nezávislém provedení.

Výhody a nevýhody plynových generátorů

Továrně vyrobený plynový generátor pro domácnost bude stát 1,5–2krát dražší než běžný kotel na tuhá paliva. Vyplatí se utrácet peníze za tuto „zázračnou techniku“?

Mezi výhody použití plynových generátorů patří:

  • úplné vyhoření palivavložené do pece a minimální množství popela;
  • poměrně vysoká účinnost při společné práci se spalovacím motorem nebo plynovým kotlem;
  • široký sortiment pevných paliv;
  • snadnost použití a není třeba nepřetržitě sledovat provoz jednotky;
  • časový interval mezi restartypece – až jeden den na dřevo a až týden na uhlí;
  • možnost použití nevytvrzeného dřeva – mokré suroviny lze použít pouze v některých modelech plynových generátorů;
  • šetrnost zařízení k životnímu prostředí – toto zařízení nemá výfukové potrubí, veškerý vzniklý plyn proudí přímo do spalovacího prostoru motoru nebo kotle.

Při použití mokrého palivového dřeva bude generátor fungovat, ale produkce plynu se sníží o 20-25%. Pokles produktivity je způsoben odpařováním přirozené vlhkosti ze dřeva.

To vede k poklesu teploty v peci, což zpomaluje proces pyrolýzy. Před vložením do pyrolýzní komory je nejlepší polena důkladně vysušit. Průmyslová zařízení jsou plně automatizovaná, palivo do nich dodává šnek z blízkého kontejneru.

Samostatně vyrobený plynový generátor nepotěší takovou autonomií, ale je také docela jednoduchý na ovládání. Jen je potřeba čas od času naložit palivo do očních bulv.

Schéma generátoru plynu

Provozní teploty v generátoru plynu dosahují hodnot 1200–1500 °C, jeho tělo musí být vyrobeno z materiálů, které takové zatížení vydrží

Plynový generátor má méně nevýhod, ale jsou:

  • špatná ovladatelnost generovaných objemů plynu – při poklesu teploty v peci se pyrolýza zastaví a místo směsi hořlavých plynů se na výstupu vytvoří směs pryskyřic;
  • těžkopádná instalace – i domácí plynový generátor o průměrném výkonu 10–15 kW zabírá poměrně velký prostor;
  • trvání podpalu – Než reaktor vyprodukuje první plyn, uplyne 20–30 minut.
READ
Jak správně připravit maltu na podlahový potěr?

Po „zahřátí“ generátor neustále produkuje určitý objem plynné směsi, kterou je třeba spálit nebo vyhodit do vzduchu. Chcete-li tuto jednotku vyrobit vlastními rukama, budete potřebovat silné plynové lahve nebo tlustou ocel, a to je spousta peněz. Ale to vše se vyplatí s účinností generátoru a levností počátečního paliva.

Některé modely plynových generátorů jsou vybaveny vzduchovým ventilátorem, zatímco jiné ne. První možnost umožňuje zvýšit kapacitu instalace, ale váže ji k elektrické síti. Pokud potřebujete malý generátor pro vaření jídla v přírodě, pak si vystačíte s kompaktní jednotkou bez vzduchového dmychadla.

Většina zařízení na výrobu plynu vlastní výroby funguje díky přirozenému tahu.

Přenosný plynový generátor

Přenosný plynový generátor na dřevo o výkonu 2,4 kW vám umožní snadno uvařit večeři mimo město, daleko od civilizace (+)

K vytápění soukromého domu bude zapotřebí výkonnější a těkavější zařízení. V tomto případě se však vyplatí postarat se o záložní elektrocentrálu, abyste přes noc v případě havárie na síti nezůstali bez napájení i topení.

Pracovní jednotky domácí jednotky

Chcete-li zjistit, jak můžete vyrobit plynový generátor na pevná paliva vlastníma rukama, musíte si jasně představit jeho design. Každý z prvků má svůj účel, i absence jednoho z nich je nepřijatelná.

Uvnitř těla domácího plynového generátoru musí být přítomno:

  • bunkr na tuhá paliva v horní části jednotky;
  • pyrolýzní komora, kde probíhá proces doutnání;
  • zařízení pro rozvod vzduchu se zpětným ventilem;
  • rošt s popelníkem;
  • výstupní potrubí vyrobeného plynu;
  • čištění filtrů.

V domácím generátoru na spalování dřeva se vytváří dostatečně vysoká teplota, proto jsou na každý jeho prvek kladeny přísné požadavky. Pro pouzdro je použit odolný ocelový plech a všechny součásti uvnitř jsou vybrány co nejteplejší.

Pro zajištění těsnosti poklopu pro plnění paliva při zavření bude víko potřebovat těsnění. Nejlevnějším materiálem je azbest. Není však lidskému zdraví neškodný, je lepší se v obchodě poohlédnout po speciálních tepelně odolných těsněních na bázi silikonů nebo silikátů.

Schéma provozu domácího plynového generátoru

Plyny vznikající ve spalovací komoře jsou nejprve smíchány se vzduchem a ochlazeny a následně vyčištěny ve filtru z keramzitu nebo pilin (+)

Tělo může být buď válcové nebo obdélníkové. Často se pro zjednodušení práce bere pár lahví na zemní plyn nebo železné sudy. Jeden z roštů na dně topeniště je přivařen „napevno“ a druhý je zabudován, aby se s ním dalo pohybovat. To je nutné k jejich vyčištění od strusky a popela.

Jednotka rozvodu vzduchu je umístěna vně skříně. Zajišťuje, aby se do pece dostaly potřebné objemy kyslíku, ale zároveň z ní díky zpětnému ventilu neuvolňuje hořlavé plyny.

Technologie výroby plynových generátorů

Existuje několik způsobů, jak vytvořit instalaci generátoru plynu svépomocí. Volba zde závisí na dostupnosti materiálů a dalším využití výsledného plynu.

Možnost č. 1: Příklad stavby zařízení na uhlí

Zvažte příklad výroby užitečného domácího produktu z kovového kbelíku s víkem. Nejprve si připravíme jednotku, která zpracuje plyn získaný z instalace na elektřinu.

Aby zařízení vyrábějící elektřinu fungovalo na plyn, je nutné předělat jeho palivový systém

Namísto demontovaného vzduchového filtru je nainstalována deska s T-kusem připevněným na ní. Je k němu připevněn kulový ventil a vzduchový filtr.

Aby se zabránilo úniku plynu ze systému, měly by být plastové trubky po testování nahrazeny kovovými trubkami.

READ
Jak se starat o fikus Lirata?

Výfukové potrubí je vyrobeno tak, že výfuk je částečně přiváděn do pece. K druhé odbočce T-kusu je připojeno potrubí přívodu plynu

Je to jako vtip. Ale těm, kteří ve 30. letech pracovali v těžbě dřeva v tajze, do smíchu nebylo. Bez benzínu – jezdili jsme na dřevo. A tato technologie se používá dodnes. Jak se tyto vozy staví? Pojďme se podívat na detaily.

Udělejme hned rezervaci: jezdí-li vůz na dřevo, neznamená to, že jde o parní lokomotivu bez kolejí. Nízká účinnost parního stroje s odděleným topeništěm, kotlem a dvojitými trojitými expanzními válci zanechala parní vozy mezi zapomenutou exotikou. A dnes budeme hovořit o dopravě „na dřevo“ se známými spalovacími motory, motory, které v sobě spalují palivo.

Natlačit dřevo (nebo něco podobného) do karburátoru místo benzinu se samozřejmě ještě nikomu nepodařilo, ale nápad získávat hořlavý plyn ze dřeva přímo na palubě auta a přidávat ho do lahví, jak se palivo zachytilo po mnoho let. Hovoříme o automobilech na plyn, automobilech, jejichž klasické spalovací motory jezdí na generátorový plyn, který se získává ze dřeva, organických briket nebo uhlí. Mimochodem, takové stroje také neodmítají obvyklé kapalné palivo – mohou také běžet na benzín.

Bundesarchiv_Bild_183-V00670A,_Berlin,_Auto_mit_Holzgasantrieb.jpg

Auto s plynovým generátorem. Foto wikipedia.org

Svatá prostoto

Produkční plyn je směs plynů sestávající převážně z oxidu uhelnatého CO a vodíku H2. Takový plyn lze získat spalováním dřeva umístěného v silné vrstvě za podmínek omezeného množství vzduchu. Na tomto jednoduchém principu funguje automobilový plynový generátor, v podstatě jednoduchá jednotka, ale objemná a konstrukčně komplikovaná dalšími systémy.

Kromě vlastní výroby generátorového plynu jej automobilová generátorová jednotka také ochlazuje, čistí a mísí se vzduchem. V souladu s tím návrh klasické instalace zahrnuje samotný generátor plynu, hrubé a jemné filtry, chladiče, elektrický ventilátor pro urychlení procesu zapalování a potrubí.

gazgenn.jpg

Beru s sebou rafinerii

Nejjednodušší plynový generátor má podobu svislého válce, do kterého se téměř nahoru nakládá palivo – palivové dřevo, uhlí, rašelina, lisované pelety atd. Spalovací zóna je umístěna níže, právě zde, ve spodní vrstvě hořícího paliva, vzniká vysoká teplota (až 1 stupňů Celsia), nezbytná pro separaci budoucích složek palivové směsi – oxidu uhelnatého CO a vodíku. H500 – z horních vrstev. Dále horká směs těchto plynů vstupuje do chladiče, což snižuje teplotu, čímž se zvyšuje specifický obsah kalorií v plynu. Tato poměrně velká jednotka musela být obvykle umístěna pod karoserií vozu. Filtr-čistič umístěný vedle proudu plynu odstraňuje nečistoty a popel z budoucí palivové směsi. Dále je plyn posílán do směšovače, kde je spojen se vzduchem a finálně připravená směs je posílána do spalovací komory motoru automobilu.

zis_gazgen Schéma vozu ZIS-21 s plynovým generátorem1.jpg

Schéma vozu ZIS-21 s generátorem plynu

Jak je vidět, systém výroby paliva přímo na palubě náklaďáku nebo auta zabíral poměrně dost místa a hodně vážil. Ale hra stála za svíčku. Díky vlastnímu – a také bezplatnému – palivu si podniky nacházející se stovky a tisíce kilometrů od palivových základen mohly dovolit vlastní autonomní dopravu. Po dlouhou dobu tato výhoda nemohla zastínit všechny nedostatky vozidel na výrobu plynu a bylo jich mnoho:

— výrazné snížení počtu najetých kilometrů na jedno natankování;
— snížení nosnosti vozidla o 150–400 kg;
— zmenšení užitečného objemu těla;
— obtížný proces „doplňování paliva“ do generátoru plynu;
— další soubor běžných údržbářských prací;
— spuštění generátoru trvá 10-15 minut;
– výrazné snížení výkonu motoru.

READ
Jak odstranit drobky z klávesnice?

autowp.ru_zis_150um_1.jpg

ZiS 150UM, experimentální model s vyvíječem plynu NAMI 015UM

V tajze nejsou žádné čerpací stanice

Dřevo bylo vždy hlavním palivem pro vozidla na plyn. Především samozřejmě tam, kde je palivového dříví dostatek – při těžbě dřeva, v nábytkářství a stavební výrobě. Tradiční dřevozpracující technologie pro průmyslové využití dřeva v době rozkvětu „plynových plynů“ bylo asi 30 % hmoty lesa uvolněno do odpadu. Používaly se jako pohonné hmoty pro automobily. Je zajímavé, že pravidla pro provoz domácích „plynovačů“ přísně zakazovala použití průmyslového dřeva, protože zde bylo množství odpadu z lesního průmyslu. Pro plynové generátory byly vhodné měkké i tvrdé dřeviny.

Jediným požadavkem je, aby na klínech nebyla hniloba. Jak ukazují četné studie provedené ve 30. letech ve Vědeckém institutu pro automobily a traktory SSSR, jako palivo se nejlépe hodí dub, buk, jasan a bříza. Hrudky, kterými se topily kotle na plynové generátory, měly nejčastěji obdélníkový tvar o straně 5-6 centimetrů. Zemědělský odpad (sláma, plevy, piliny, kůra, šišky atd.) se lisoval do speciálních briket a „plnily“ se jimi i vyvíječe plynu.

Depositphotos_13990764_original1.jpg

Za hlavní nevýhodu „gasgenů“, jak jsme již řekli, lze považovat nízký kilometrový nájezd na jedno natankování. Jeden náklad dřevěných polen na sovětských nákladních automobilech (viz níže) tedy nestačil na více než 80-85 km. Vzhledem k tomu, že návod k obsluze doporučuje „tankování“, když je nádrž prázdná z 50-60 %, je ujetá vzdálenost mezi doplňováním snížena na 40-50 km. Za druhé, samotná instalace, která vyrábí generátorový plyn, váží několik set kilogramů. Kromě toho motory běžící na tento plyn produkují o 30-35% nižší výkon než jejich benzínové protějšky.

Opravy automobilů na palivové dříví

Vozy musely být upraveny pro provoz na plynový generátor, ale změny nebyly závažné a byly někdy k dispozici i mimo továrnu. Jednak byl zvýšen kompresní poměr v motorech, aby ztráta výkonu nebyla tak výrazná. V některých případech bylo dokonce použito přeplňování turbodmychadlem pro zlepšení plnění válců motoru. Mnoho „zplynovaných“ automobilů bylo vybaveno elektrickým generátorem se zvýšenou účinností, protože k vhánění vzduchu do topeniště byl použit poměrně výkonný elektrický ventilátor.

zis_13_1.jpg

Pro zachování trakčních vlastností, zejména u nákladních vozidel, se sníženým výkonem motoru byly převodové poměry zvýšeny. Rychlost pohybu klesla, ale pro auta používaná v divočině a jiných pouštních a odlehlých oblastech to nemělo rozhodující význam. Aby se kompenzovala změna rozložení hmotnosti v důsledku generátoru těžkého plynu, bylo u některých vozů zesíleno zavěšení.

Kromě toho bylo kvůli objemnosti „plynového“ zařízení částečně nutné přestavět vůz: změnit, přesunout nákladní plošinu nebo vyříznout kabinu nákladního automobilu, opustit kufr, přesunout výfukový systém.

Zlatá éra „gasgenu“ v SSSR a v zahraničí

Rozkvět automobilů na výrobu plynu nastal ve 30-40 letech minulého století. Současně v několika zemích s velkými potřebami automobilů a malými prokázanými zásobami ropy (SSSR, Německo, Švédsko) začali inženýři z velkých podniků a vědeckých ústavů vyvíjet vozidla na dřevo. Sovětští specialisté byli úspěšnější při vytváření nákladních automobilů.

gaz_42_31.jpg

Od roku 1935 až do samého začátku Velké vlastenecké války v různých podnicích ministerstva lesního průmyslu a Gulagu (hlavní ředitelství táborů, bohužel, realita té doby), GAZ-AA „jeden a půl“ a „třítunové“ ZIS-5, stejně jako autobusy na nich založené, byly přestavěny na práci se dřevem. Také verze nákladních automobilů s plynovými generátory byly vyráběny v samostatných sériích samotnými výrobci vozidel. Například sovětští autohistorici uvádějí číslo 33 840 – tolik bylo vyrobeno „jeden a půl“ GAZ-42 na výrobu plynu. V Moskvě bylo vyrobeno více než 13 tisíc kusů plynového generátoru ZIS modelů ZIS-21 a ZIS-16.

READ
Jak funguje fázové relé?

zis_21_1.jpg

Během předválečného období sovětští inženýři vytvořili více než 300 různých verzí jednotek generátoru plynu, z nichž 10 dosáhlo sériové výroby. Během války sériové továrny připravovaly výkresy zjednodušených instalací, které bylo možné vyrobit lokálně v autoservisech bez použití složitého zařízení. Podle vzpomínek obyvatel severních a severovýchodních oblastí SSSR se ve vnitrozemí až do 70. let dvacátého století nacházely kamiony na dřevo.

V Německu během druhé světové války byl akutní nedostatek benzínu. Konstrukční kanceláře dvou společností (Volkswagen a Mercedes-Benz) měly za úkol vyvinout verze svých populárních kompaktních vozů na plyn. Obě společnosti splnily úkol v poměrně krátké době. Do výrobní linky vstoupil Volkswagen Beetle a Mercedes-Benz 230. Zajímavostí je, že příplatková výbava sériových vozů nepřesáhla ani standardní rozměry „osobáků“. Volkswagen šel ještě dále a vytvořil prototyp „dřevěného“ armádního Volkswagenu Tour 82 („Kübelwagen“).

volkswagen_typ_82_1.jpg

Volkswagen Tour 82

Stroje na spalování dřeva dnes

Naštěstí hlavní výhoda aut na plyn – nezávislost na síti čerpacích stanic – dnes přestala být relevantní. Ve světle moderních ekologických trendů se však do popředí dostala další výhoda aut na dřevo – provoz na obnovitelné palivo bez jakékoli chemické přípravy, bez dodatečné spotřeby energie na výrobu paliva. Jak ukazují teoretické výpočty a praktické testy, motor spalující dřevo svými emisemi škodí ovzduší méně než podobný motor, ale již běžící na benzín nebo naftu. Obsah výfukových plynů je velmi podobný emisím ze spalovacích motorů na zemní plyn.

Přesto téma aut na dřevo ztratilo svou dřívější oblibu. Jsou to především nadšení inženýři, kteří kvůli úspoře paliva nebo jako experiment přestavují svá osobní auta na generátorový plyn, aby nezapomněli na generátory plynu. V postsovětském prostoru jsou úspěšné příklady „gasgenů“ na bázi vozů AZLK-2141 a GAZ-24, nákladního auta GAZ-52, minibusu RAF-2203 atd. Podle konstruktérů mohou jejich výtvory cestovat do 120 km při rychlosti 80-90 km/h.

295741 modern.jpg

Například GAZ-2009, který v roce 52 předělali žitomirští inženýři na palivové dřevo, spotřebuje asi 50 kg dřevěných kusů na 100 km. Podle projektantů je potřeba palivové dřevo přikládat každých 75-80 km. Jednotka generátoru plynu, tradičně pro nákladní vozidla, je umístěna mezi kabinou a nástavbou. Po zapálení topeniště musí uplynout asi 20 minut, než se GAZ-52 začne pohybovat (v prvních minutách provozu generátoru nemá plyn, který produkuje, potřebné hořlavé vlastnosti). Podle výpočtů vývojářů je 1 km na dřevo 3-4krát levnější než na naftu nebo benzín.

295697.jpg

22.jpg

Jednotka generátoru plynu GAZ-52

Jedinou zemí, kde se dnes hojně používají auta na dřevo, je Severní Korea. Kvůli naprosté globální izolaci je tam jistý nedostatek kapalného paliva. A palivové dřevo opět přichází na pomoc těm, kteří se ocitli v těžkých situacích.