Jak zrobić gazogenerator własnymi rękami: specyfika wykonania samodzielnego urządzenia

Generator gazu – aparat do wytwarzania gazu z węgla, drewna, odpadów z obróbki drewna i innych materiałów. Wyprodukowane paliwo może zastąpić tradycyjne paliwo węglowodorowe – gaz ziemny do ogrzewania domów i benzynę do samochodów.

Główną ideą użycia takiego urządzenia jest oszczędność na wydatkach paliwowych. Stałe podrożenie benzyny, propanu i metanu skłania domowych majsterkowiczów do poszukiwania alternatywnych sposobów pozyskiwania paliwa.

Aby wykonać generator gazu własnoręcznie, należy zrozumieć jego budowę i zasadę działania.

Wyjaśnimy, jak zachodzi przemiana paliwa stałego w gaz palny, określimy cechy konstrukcyjne urządzenia i podamy przykłady samodzielnego montażu prostych przyrządów. Dla lepszego przyswojenia informacji, uzupełniliśmy artykuł czytelnymi schematami, zdjęciami i filmami.

Generator gazu: budowa i zasada działania

Generatorem gazu nazywa się urządzenie przekształcające paliwo ciekłe lub stałe w stan gazowy w celu późniejszego spalania go dla uzyskania ciepła.

Rodzaje paliwa dla instalacji generującej

Urządzenia pracujące na oleju opałowym lub oleju przepracowanym mają bardziej złożoną konstrukcję niż modele wykorzystujące różne rodzaje węgla lub drewno.

Dlatego najczęściej spotyka się właśnie generatory gazu na paliwo stałe – na szczęście paliwo dla nich jest dostępne i tanie.

Jako paliwo stałe w generatorze gazu stosuje się:

• węgiel drzewny, brunatny i kamienny;
• pelety opałowe z odpadów drzewnych;
• słomę, trociny i drewno;
• brykiety torfowe, koks;
• łuskę nasion.

Szczególnie oszczędni gospodarze samodzielnie przygotowują brykiety z trocin.

Generacja gazu jest możliwa ze wszystkich tych rodzajów paliwa. Uwalnianie energii zależy od wartości opałowej różnych typów paliwa.

Co więcej, ciepła ze spalania surowca w gazogeneratorze uzyskuje się więcej niż z użycia paliwa stałego w kotłach. Jeśli sprawność zwykłego kotła na drewno waha się w granicach 60–70%, to w przypadku zespołu gazogeneratora wskaźnik osiąga 95%.

Ale tutaj trzeba wziąć pod uwagę jeden niuans. Kocioł spala paliwo, aby podgrzać wodę, a generator gazu tylko produkuje paliwo. Bez nagrzewnicy, pieca lub silnika spalinowego, z domowego gazogeneratora nie będzie żadnego pożytku.

Otrzymywany gaz musi być natychmiast użyty – gromadzenie go w jakimś pojemniku jest ekonomicznie nieopłacalne. W tym celu trzeba będzie zamontować dodatkowe urządzenia zależne od zasilania elektrycznego.

W czasach radzieckich gazogeneratory używano nawet do eksploatacji ciężarówek, a wytwarzanego gazu w zupełności wystarcza do pracy silnika spalinowego.

Co dzieje się wewnątrz generatora gazu

U podstaw pracy generatora gazu leży piroliza paliwa stałego, zachodząca w wysokich temperaturach i przy niskiej zawartości tlenu w palenisku. Wewnątrz urządzenia wytwarzającego gaz jednocześnie zachodzi kilka reakcji chemicznych.

Schemat przemysłowego generatora gazu stanowi dość złożoną instalację z wieloma oddzielnymi urządzeniami, w każdym z których zachodzi własna operacja (+)

Technologicznie proces generacji gazu palnego dzieli się na trzy kolejno zachodzące etapy:

1. Termiczny rozkład paliwa. Proces zachodzi w warunkach niedoboru tlenu, którego do reaktora dostarcza się zaledwie jedną trzecią ilości potrzebnej do zwykłego spalania.
2. Oczyszczanie otrzymanego gazu. W cyklonie (suchym filtrze wirowym) odbywa się filtracja chmury gazowej z lotnych cząstek popiołu.
3. Chłodzenie. Otrzymana mieszanina gazowa jest schładzana i poddawana dodatkowemu oczyszczaniu od zanieczyszczeń.

Tak naprawdę w bloku samego gazogeneratora zachodzi właśnie pierwszy proces – piroliza. Cała reszta – to przygotowanie mieszaniny gazowej do dalszego spalania.

Komora pirolityczna domowego gazogeneratora dzieli się na zasobnik z paliwem stałym (1), palenisko (2) i popielnik (3)

Na wyjściu z instalacji wytwarzającej gaz otrzymuje się palną mieszaninę tlenku węgla, wodoru, metanu i innych węglowodorów.

Ponadto, w zależności od paliwa używanego podczas pirolizy, dodawane są w różnych ilościach woda w postaci pary, tlen, dwutlenek węgla i azot. Na opisanej zasadzie działają również pirolityczne kotły grzewcze, wykazujące wysoką sprawność.

Cechy działania różnych przetworników

Gazogeneratory ze względu na budowę i technologię procesów wewnętrznych dzielą się na:

• proste;
• odwrócone;
• poziome.

Różnią się one punktami podawania powietrza i wylotu wygenerowanego gazu.

Proces prosty zachodzi przy wtłaczaniu masy powietrza od dołu i wylocie mieszanki palnej u góry konstrukcji.

Opcja odwrócona zakłada podawanie tlenu bezpośrednio do strefy utleniania. Przy tym jest ona w urządzeniu gazogenerującym najgorętsza.

Samodzielne wykonanie wtrysku do niej jest dość trudne, dlatego taka zasada działania stosowana jest tylko w instalacjach przemysłowych.

W prostym procesie gazogeneracyjnym na wyjściu powstaje duża ilość smoły i wilgoci, odwrócony jest zbyt skomplikowany w samodzielnej realizacji, a poziomy ma obniżoną wydajność, ale niezwykle prostą konstrukcję (+)

W gazogeneratorze poziomym wylot gazu znajduje się bezpośrednio nad rusztem w strefie połączenia reakcji utleniania i redukcji. Ta konstrukcja jest najprostsza w samodzielnym wykonaniu.

Zalety i wady generatorów gazu

Domowy gazogenerator fabryczny będzie kosztował 1,5–2 razy drożej niż zwykły kocioł na paliwo stałe. Czy warto wydawać pieniądze na to «cudowne urządzenie»?

Wśród zalet stosowania generatorów gazowych znajdują się:

• całkowite spalenie paliwa załadowanego do paleniska i minimalna ilość popiołu;
• stosunkowo wysoka sprawność przy współpracy z silnikiem spalinowym lub kotłem gazowym;
• szeroki wybór paliwa stałego;
• łatwość obsługi i brak konieczności ciągłego monitorowania pracy urządzenia;
• odstęp czasu między ponownym załadunkiem paleniska – do doby na drewnie i do tygodnia na węglu;
• możliwość użycia niewysuszonego drewna – mokry surowiec można stosować tylko w niektórych modelach gazogeneratorów;
• ekologiczność urządzenia – to urządzenie nie ma rury wydechowej, cały wygenerowany gaz strumieniem bezpośrednim trafia do komory spalania silnika lub kotła.

Przy użyciu mokrego drewna generator będzie działać, ale produkcja gazu zmniejszy się o 20–25%. Spadek wydajności następuje z powodu odparowania naturalnej wilgoci z drewna.

Prowadzi to do obniżenia temperatury w palenisku, co spowalnia proces pirolizy. Najlepiej przed załadunkiem do komory pirolizy dokładnie wysuszyć polana. Urządzenia przemysłowe są w pełni zautomatyzowane, podawanie paliwa odbywa się za pomocą ślimaka z pobliskiego pojemnika.

Wykonany własnoręcznie generator gazu nie cieszy taką autonomią, ale i tak jest wystarczająco prosty w eksploatacji. Wystarczy od czasu do czasu załadować go paliwem po brzegi.

Temperatury robocze w generatorze gazu osiągają wartości 1200–1500°C, a jego obudowa musi być wykonana z materiałów wytrzymujących takie obciążenia.

Wad generatora gazu jest mniej, ale one istnieją:

• słaba regulacja ilości wytwarzanego gazu – przy obniżeniu temperatury w palenisku piroliza ustaje, a zamiast palnej mieszanki gazowej na wyjściu powstaje mieszanina smoły;
• gabarytowość instalacji – nawet domowy generator gazu o średniej mocy 10–15 kW zajmuje dość dużą przestrzeń;
• długi czas rozpalania – zanim reaktor wyprodukuje pierwszy gaz, minie 20–30 minut.

Po „rozgrzaniu” generator stabilnie wytwarza określoną ilość mieszanki gazowej, którą należy spalać lub wypuszczać w powietrze. Aby wykonać to urządzenie własnoręcznie, potrzebne będą wytrzymałe butle gazowe lub gruba stal, a to niemałe koszty. Jednak wszystko to zwraca się dzięki ekonomiczności generatora i niskiej cenie surowca.

Część modeli generatorów gazu jest wyposażona w wentylator nadmuchu powietrza, a inne nie. Pierwszy wariant pozwala zwiększyć moc urządzenia, ale uzależnia je od sieci elektrycznej. Jeśli potrzebny jest mały generator do gotowania na łonie natury, można obejść się kompaktowym agregatem bez dmuchawy.

Większość samodzielnie wykonanych instalacji gazowych działa dzięki naturalnemu ciągowi.

Przenośny generator gazu o mocy 2,4 kW, pracujący na drewnie, pozwala bez problemu przygotować obiad poza miastem, z dala od cywilizacji (+)

Do ogrzewania domu jednorodzinnego potrzebne będzie już bardziej wydajne i energozależne urządzenie. Jednak w takim przypadku warto zadbać o rezerwowy generator prądu, aby w razie awarii sieci nie zostać nagle zarówno bez zasilania, jak i bez ogrzewania.

Węzły robocze domowego urządzenia

Aby zrozumieć, jak można wykonać generator gazu na paliwo stałe własnoręcznie, trzeba dokładnie znać jego konstrukcję. Każdy z elementów ma swoje przeznaczenie, nawet brak jednego z nich jest niedopuszczalny.

Wewnątrz obudowy domowego generatora gazu powinny znajdować się:

• zasobnik na paliwo stałe w górnej części urządzenia;
• komora pirolizy, w której zachodzi proces żarzenia;
• urządzenie do dystrybucji powietrza z zaworem zwrotnym;
• ruszt z popielnikiem;
• rurka wylotowa do wytwarzanego gazu;
• filtry oczyszczania.

W domowym generatorze na drewno powstaje dość wysoka temperatura, dlatego każdy jego element podlega rygorystycznym wymaganiom. Do obudowy używa się wytrzymałej blachy stalowej, a wszystkie części wewnętrzne dobiera się tak, aby były maksymalnie żaroodporne.

Aby zapewnić szczelność włazu załadunku paliwa w stanie zamkniętym, pokrywa potrzebuje uszczelki. Najtańszym materiałem do tego jest azbest. Nie jest on jednak nieszkodliwy dla zdrowia, dlatego lepiej poszukać w sklepie specjalnych żaroodpornych uszczelek na bazie silikonów lub krzemianów.

Gazy wytworzone w komorze spalania najpierw mieszają się z powietrzem i są schładzane, a następnie przechodzą oczyszczanie w filtrze z keramzytu lub trocin (+).

Korpus może mieć kształt cylindryczny lub prostokątny. Często dla uproszczenia prac używa się pary butli z gazem ziemnym lub żelaznych beczek. Jeden z rusztów u dołu paleniska jest przyspawany na stałe, a drugi montuje się tak, aby można go było poruszyć. Jest to konieczne do oczyszczania ich z żużla i popiołu.

Układ dystrybucji powietrza znajduje się na zewnątrz obudowy. Zapewnia on dopływ tlenu do paleniska w odpowiednich ilościach, ale jednocześnie dzięki zaworowi zwrotnemu nie wypuszcza z niego łatwopalnych gazów.

Technologie wykonania generatora gazu

Instalację do generowania gazu można wykonać samodzielnie na kilka sposobów. Wybór zależy od dostępności materiałów i dalszego zastosowania otrzymanego gazu.

Wariant #1: Przykład budowy urządzenia na węgiel

Proszę rozważyć przykład wykonania przydatnego urządzenia własnej roboty z metalowego wiadra z pokrywą. Najpierw należy przygotować agregat, który będzie przetwarzał gaz uzyskany z instalacji na energię elektryczną.

Po przygotowaniu urządzenia do planowanej eksploatacji można zająć się budową samego generatora gazu.

Przewód odprowadzający gaz z urządzenia należy wyposażyć w filtr, ponieważ podczas spalania węgiel wydziela dużo drobnych zawiesin i pyłu.

Po zakończeniu budowy domowego generatora gazu należy sprawdzić jego działanie.

Wariant #2: Generator gazu z dwustulitrowych beczek

Do domowego generatora gazu z beczek potrzebne będą dwa pojemniki o pojemności 200 l. Jeden z nich wkłada się w drugi na dwie trzecie.

Przestrzeń utworzona na dole będzie używana jako komora spalania, a górna część idealnie nadaje się na zbiornik na drewno lub pelety.

Wewnątrz korpusu wykonanego z beczki będzie zachodzić tlenie z wytwarzaniem gazu, a na zewnątrz w cylindrze ze starej gaśnicy w filtrze czyszczącym będzie on oczyszczany z niepalnych zanieczyszczeń.

Z boku, na wysokości sekcji pirolizy, wstawia się rurę o przekroju 50 mm do tłoczenia powietrza, a bliżej pokrywy – rurę odprowadzającą gaz. W dnie wewnętrznej beczki wycina się otwór do dopływu paliwa do komory spalania, a do dna zewnętrznej przyspawa się drzwiczki podmuchu.

Pozostaje tylko wykonać filtry do oczyszczania mieszanki gazowej przed przekazaniem jej do kotła wodnego. Do tego potrzebne będą używane gaśnice lub odcinki rury o podobnym rozmiarze.

Od góry są one szczelnie zamykane, a od dołu przyspawa się stożkową nasadkę, na końcu której znajduje się złączka do usuwania popiołu. Następnie z boku wcina się rurę do podawania mieszanki gazowej do oczyszczania, a w pokrywie – odprowadzenie już przefiltrowanego gazu.

Pierwotne oczyszczanie gazu z cząstek sadzy i popiołu odbywa się za pomocą sił odśrodkowych w zewnętrznym filtrze wstępnego oczyszczania (+)

Następnie, w celu obniżenia temperatury gazu palnego, wykonuje się chłodnicę z kilku rur o średnicy 10 cm. Łączy się je ze sobą małymi rurkami.

W celu ostatecznego oczyszczenia gazu instaluje się jeszcze jeden filtr z keramzytem, małymi podkładkami metalowymi lub trocinami wewnątrz. Stosowanie ostatniego materiału jest dopuszczalne tylko pod warunkiem, że dopływający gaz już się ochłodził, w przeciwnym razie może dojść do pożaru.

Z butli gazowej można zrobić “kozakę”. Instrukcja tworzenia prymitywnego pieca znajduje się w tym artykule.

Wariant #3: Domowy model do silnika spalinowego

Dla samochodu lub motocykla domowy gazogenerator wykonuje się według podobnego schematu. Tylko tutaj trzeba będzie zmniejszyć rozmiary urządzenia do minimum. Wożenie ze sobą ciężkiego agregatu jest nieopłacalne, a także nie wygląda to zbyt estetycznie.

Aby ułatwić sobie pracę, do samochodowej wersji generatora najlepiej wziąć butle po gazie domowym. Najważniejsze – przed spawaniem upewnić się, że nie ma nawet śladu obecności propanu w zbiorniku, w przeciwnym razie może nastąpić niewielki wybuch. W tym celu należy odkręcić zawór butli i napełnić zbiornik po brzegi wodą.

Do chłodzenia mieszanki palnej na wyjściu z urządzenia można przystosować zwykły grzejnik centralnego ogrzewania.

Początkowo samochodowy gazogenerator wytwarza zbyt gorące gazy. Należy je obowiązkowo schładzać. W przeciwnym razie przy kontakcie z rozgrzanymi częściami silnika mogą samoczynnie się zapalić. Ponadto rozgrzane paliwo gazowe ma małą gęstość, przez co jego zapalenie w cylindrach będzie po prostu problematyczne.

Gazogenerator domowej roboty do samochodu można zamontować w bagażniku lub na przyczepie.

Drugi sposób jest bardziej preferowany ze względu na:

• prostotę naprawy;
• możliwości pozostawienia agregatu gazogenerującego w garażu;
• posiadaniu wolnego miejsca w bagażniku;
• możliwości wykorzystania urządzenia do innych celów niż dostarczanie paliwa do silnika spalinowego.

Nie należy obawiać się wybojów na drodze. Podczas podskakiwania na nierównościach paliwo stałe w komorze spalania będzie się wstrząsać, co tylko sprzyja jego lepszemu mieszaniu i spalaniu.

Niuansy pracy i eksploatacji generatorów gazu

Ważne jest, aby pamiętać, że gaz wytwarzany przez urządzenie jest bezwonny i trujący. Jeśli podczas samodzielnego spawania metalowych części gazogeneratora zostaną popełnione błędy, nie da się uniknąć nieszczęścia.

Aby zapewnić naturalny dopływ powietrza do komory spalania, można wywiercić wokół obudowy otwory o średnicy 5 mm. Wszystkie prace montażowe i testy sprawności należy wykonywać w dobrze wentylowanym warsztacie lub na zewnątrz.

Rozpalanie gazogeneratora na paliwo stałe nie różni się od rozpalania pieca na drewno. Wewnątrz układa się drewno lub inny rodzaj paliwa, a następnie podpala się je drzazgą.

Po zapłonie zasuwę przymyka się, aby ograniczyć dopływ tlenu do komory spalania. Aby domowej roboty generator gazu działał prawidłowo, należy umiejętnie wyregulować odprowadzanie powstałej mieszanki gazowej i dopływ tlenu.

Zanim zaczniemy budować gazogenerator, należy przeprowadzić obliczenia inżynieryjne, w których trzeba uwzględnić powierzchnię spalania i rodzaj paliwa, a także wymaganą moc wyjściową i przewidywany tryb pracy.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Jak wykorzystać gazogenerator przerabiający węgiel drzewny jako dostawcę paliwa do samochodu małolitrażowego:

Prosty gazogenerator z butli propanowych:

Budowa generatora gazu na drewno:

Powyższe sposoby nadają się do samodzielnego wykonania wydajnego gazogeneratora. Ale istnieje znacznie więcej modeli tego urządzenia. Niektóre z nich są łatwiejsze do wykonania, inne trudniejsze.

Najważniejsze podczas montażu agregatu jest zwrócenie maksymalnej uwagi na jakość spawów, w przeciwnym razie może dojść do wycieku gazu i wybuchu. Jeśli wszystko zostanie wykonane prawidłowo, gazogenerator będzie sprawnie służył przez 10–15 lat. Potem metal obudowy zacznie się przepalać i trzeba będzie zrobić wszystko od nowa.

Czy macie Państwo praktyczne umiejętności montażu lub doświadczenie w używaniu domowego gazogeneratora? Prosimy dzielić się zgromadzoną wiedzą i zadawać pytania na temat artykułu w komentarzach poniżej.