Газогенераторный двигатель устройство принцип работы

Содержание
  1. Принцип работы газогенератора
  2. Газовый генератор: устройство, принцип работы, характеристики
  3. Конструкции газогенераторного оборудования
  4. Функциональные зоны газогенератора
  5. Принцип работы газогенераторной установки
  6. Бытовые газогенераторы
  7. Расчет газогенераторного оборудования по мощности
  8. Плюсы технологии
  9. Виды газовых генераторов
  10. Принцип работы и устройство
  11. Разновидности
  12. Длительность автономного функционирования
  13. Типы генераторов
  14. Виды используемого топлива
  15. Виды газогенераторных установок
  16. Газогенераторы-альтернативный источник топлива
  17. Газогенераторы – альтернативный источник топлива
  18. Система питания электрогенераторов
  19. Принцип работы газогенератора
  20. Очистка газа из газогенератора
  21. Использование газовой смеси из газогенератора
  22. Удобство и скрытые недостатки газогенераторных систем получения электроэнергии
  23. Интеграция газогенераторной установки в систему альтернативного энергообеспечения дома

Принцип работы газогенератора

Газовый генератор: устройство, принцип работы, характеристики

Многие современные устройства требуют запитки электрической энергией.

Но далеко не всегда существует возможность подключиться к сети.

Причиной тому является относительное удаление линий или постоянное перемещение потребителя.

В таких ситуациях на помощь приходит газовый генератор, как альтернативный вариант автономного электроснабжения на тех же стройках, загородных домах, промышленных предприятиях и даже военных объектах.

Конструкции газогенераторного оборудования

Техника состоит из преобразователя, вентилятора, скруббера, трубопроводной подводящей инфраструктуры, камеры сжигания и подключающей фурнитуры.

Конструкция ориентируется на условия термической переработки твердого топлива с целью выработки тепловой или электрической энергии.

Это может быть моноблочная или модульная установка с возможностью выполнения замены отдельных элементов.

Корпуса компонентов изготавливаются из металла (листовая сталь) путем сварочной компоновки.

В нижней части монтируется металлическая платформа, которую можно дополнять и ходовой частью в зависимости от конкретного конструкционного решения. В верхней же части обычно организуется система загрузки с бункером, к которому подводятся каналы подачи кислорода.

В промышленных газогенераторных установках для выработки электроэнергии иногда предусматриваются механические органы загрузки топлива с автоматической регулировкой. Но в этом случае и камера сгорания должна быть обеспечена специальными индикаторами, которые будут подавать команду на внесение очередной порции топлива.

Функциональные зоны газогенератора

Все внутреннее пространство агрегата можно условно поделить на четыре отдела:

  • Зона просушки. Своего рода камера подготовки топлива, в которой те же дрова обретают оптимальную температуру без излишков влаги. Обычно температурный режим на этом участке составляет 150-200 °С.
  • Зона сухой перегонки. Еще один этап подготовки твердотельного топлива, но в условиях более высокого температурного режима до 500 °С. На этой стадии газогенераторная установка обугливает дрова с целью выведения из них смол, кислот и других нежелательных веществ.
  • Зона горения. Этот отдел размещается на уровне подключения воздушных каналов, по которым направляется воздух для поддержания стабильности горения. Конструкционно это обычная камера сжигания, которая присутствует во всех твердотопливных котлах. Средняя температура в ней варьируется от 1100 до 1300 °С.
  • Зона восстановления. Участок между колосниковой решеткой и камерой сгорания. По аналогии с современными пиролизными котлами можно представить этот отдел как место повторного сгорания. Сюда из зоны сжигания попадает раскаленный уголь, который может выниматься или тут же утилизироваться.

Принцип работы газогенераторной установки

Рабочий процесс данного оборудования основывается на неполной переработке углерода, выделяемого при сжигании топлива.

В качестве твердотопливных элементов могут выступать как дрова с углем, так и биоматериалы наподобие торфяных брикетов, пеллетов или гранул из отходов деревоперерабатывающей промышленности.

Полученный углерод при взаимодействии с подведенными потоками воздуха может присоединять к себе атомы кислорода.

Полученный газ потенциально может отдать объем энергии, соответствующей лишь 30% от изначально загруженного топлива, из которого он был выработан.

С другой стороны, для переработки углерода требуется гораздо меньше ресурсов – как минимум, кислород требуется в минимальном объеме. И уже в процессе вторичного сжигания газогенераторная установка вырабатывает целевую энергию, пригодную для использования.

На этом этапе могут задействоваться различные преобразователи и аккумуляторные батареи – в зависимости от типа энергии, которую планируется получать из газовоздушной смеси.

Бытовые газогенераторы

Домашнее котельное оборудование — это полноценный резервный генератор, который можно использовать в случае отключения основного энергоснабжения.

Расчет газогенераторного оборудования по мощности

Мощность агрегата усредненно следует соотносить с площадью целевого помещения эксплуатации, имея в виду следующую взаимосвязь: на 10 м2 приходится 1 кВт мощностного потенциала от генерируемой газовой смеси.

Так, для площадки на 50 м2 потребуется установка не менее чем на 5 кВт, а если площадь производственного объекта составляет 1000 м2, то нужна будет система обогрева минимум на 100 кВт.

Читайте также:  Холодный двигатель на 2114 показывает 130 градусов

Плюсы технологии

Газогенераторы отлично справляются с базовыми задачами выработки энергии.

Так, если обычные твердотопливные агрегаты имеют КПД на уровне 60%, то газовые аналоги – более 80%.

Отмечаются и положительные нюансы обслуживания. Поскольку в камере происходит полное сгорание с выводом углекислотной смеси, в дальнейшем не требуется специальная очистка стен оборудования.

Безусловно, есть и преимущества экономического характера. Простейшая газогенераторная установка на дровах позволяет сэкономить до 30-40% по сравнению с электрическими обогревателями и котлами, обеспечивающими аналогичный тепловой эффект.

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.

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.

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

Принцип работы и устройство

Электрическая станция, работающая на газу, функционирует так же, как и бензогенератор.

Принцип её работы заключается в преобразовании механической энергии в электрическую.

Все рабочие операции проходят в силовой установке и генераторе.

Их ход протекает следующим образом:

  • Станция подключается к газовому баллону или магистральному трубопроводу;
  • газ через систему патрубков и фильтрующих устройств поступает в двигатель и взаимодействует с воздухом;
  • Сформировавшаяся топливно-воздушная смесь под действием цилиндров силового агрегата загорается, образуя газы расширения, которые активируют работу поршневого механизма;
  • Вращательные движения от вала двигателя передаются роторному устройству, которое трансформирует их в электроэнергию.

Разновидности

Каждый газогенератор для дома классифицируется по ряду признаков:

  • Длительности работы;
  • Типу генератора;
  • Виду топлива.

Длительность автономного функционирования

В соответствии с продолжительностью работы бытовые генераторы делятся на следующие разновидности:

  • Постоянные. Устройства такого рода используются в качестве единственного источника энергии в домашней системе электроснабжения. Применение постоянного генератора будет оптимальным решением для энергообеспечения дачных участков и загородных коттеджей, которые располагаются вдали от электрических магистралей либо находятся в тех районах, где нет возможности подключения к сети. Установка может быть подключена к таким источникам газа, как баллоны, газгольдеры или трубопроводы.
  • Резервные. Особенностью данного типа генераторов является необходимость его периодического выключения после нескольких часов непрерывной работы. Резервные установки могут работать в течение 20 часов, после чего им потребуется время на остывание, которое составляет в среднем около 2 часов. Аппараты этой категории могут использоваться только в качестве аварийных источников питания в период обесточивания внешних сетей.

Типы генераторов

В зависимости от типа генератора газовые электростанции делятся на следующие виды:

  • Однофазные. Данные агрегаты используются в качестве источника питания для однофазных энергопотребителей, функционирующих от тока с напряжением 230 В. Такие устройства рассчитаны на электроснабжение коттеджа в пределах нескольких часов.
  • Трёхфазные. Эти установки призваны обеспечить питание электроприборов, работающих от напряжения 380 В. Агрегаты такого типа применяются в производственных мастерских, а также на строительных площадках и территориях складских помещений. Использование трёхфазного генератора для загородного дома будет обоснованным лишь в том случае, если вблизи располагается трансформаторная подстанция на 380 В.
Читайте также:  Как будет работать двигатель при неисправном бензонасосе

Виды используемого топлива

По виду используемого топлива все электростанции делятся на три типа:

  • Газовые генераторы для дома на природном газе. Эти агрегаты используются в том случае, если к дому подведён магистральный газопровод. Важную роль здесь играет давление газа, так при низких значениях аппарат не сможет осуществлять свои функции на полную мощность. Поэтому перед установкой такого газогенератора необходимо проконсультироваться в соответствующих инстанциях.
  • Электроустановки на сжиженном газу. Агрегаты данного типа обладают невысокой мощностью и способны проработать в непрерывном режиме на протяжении 15-20 часов. Подача топлива для таких аппаратов осуществляется посредством традиционных баллонов или специальных газгольдеров.

Виды газогенераторных установок

Разновидности газогенераторов:

  1. Устройство с прямым способом генерации сжигает уголь и полукокс. Здесь забор газа происходит сверху агрегата, а кислород поступает сверху.
  2. Агрегаты обратного процесса сжигают древесину и ее отходы. Кислород в таких изделиях поступает в камеру горения, а газ отдается снизу.
  3. Приспособления поперечного способа получают кислород через фурмы внизу корпуса. Оттуда же, только с другой стороны отдается газ.

Источник

Газогенераторы-альтернативный источник топлива

Газогенераторы – альтернативный источник топлива

Электричество, это универсальный вид энергии. Практически любой вид генератора работает по принципу трансформации энергоносителя в электрический ток. Но вот газогенераторы позволяют сделать это из любого топлива, ведь они практически всеядны.

Система питания электрогенераторов

Потенциальный источник энергии может быть любым, его эффективность определяется правильно подобранным генератором. Но среди всех этих источников, есть и бросовые, т.е. бесплатные. Это может быть мусор, опилки, дрова, щепа и вообще любой горючий материал. Но чтобы эти отходы включить в процесс выработки электроэнергии, необходимо газифицировать эти материалы.

В принципе, электрогенератор может работать и на твёрдом топливе. Но в этом случае будет чрезвычайно осложнена система автоматизации. Ведь газообразные и жидкие виды горючего гораздо быстрее воспламеняются, а их подача в реакторную зону не в пример легче.

Чтобы устранить этот нюанс, более полутора веков назад была предложена система газификации твёрдого топлива в газогенераторной установке.

Принцип работы газогенератора

Обывательские представления о газогенераторе предполагают, что из загруженного в бункер материала, система получает только угарный газ (СО) и небольшую примесь других летучих углеводородов. Но на самом деле, в процессе пирогенетической трансформации углеродосодержащих материалов, на выходе пользователь получает:

  • Водород (Н2) до 17%;
  • Метан (СН4) до 5%;
  • Угарный газ (СО) до 22%.

Большую по объёму часть генераторного газа составляет инертный азот(N2) и углекислый газ (СО2). Есть ещё небольшая часть кислорода и совсем мизерная доля смеси непредельных углеводородов.

Но перед использованием, генераторный газ необходимо очистить и осушить. Для этого используют несколько очистительных модулей разных конструкций. В зависимости от масштабов газогенератора и от потребностей владельца, эти очистные колонны могут быть и самодельными.

⇐ Ставте ЛАЙК. Делитесь с друзьями, оставляйте ваши КОМЕНТАРИИ (Ваши Комментарии очень помогают развитию проекта)

Очистка газа из газогенератора

На выходе из реакторной зоны, газовая смесь представляет собой аэроэмульсию, где во взвешенном состоянии и атмосфере высокой влажности, как-бы плавают спёкшиеся до стекловидного состояния частицы золы, микродисперсная сажа и прочий мусор. Самый простой способ удалить их – пропустить газ через фильтр «Циклон». В этом устройстве ток газовой смеси двигается по спирали с ускорением. Центробежные силы прижимают взвешенные частицы к стенкам колонны, и инородные вкрапления осаждаются на специальных лопаточках, а затем самотёком перемещаются в бункер.

Это называется грубой очисткой, и посредством её удаляются вкрапления от 3 мм до 50 микрон.

Далее устанавливают либо водяной фильтр, либо сетчатый, либо инерционно-ударный. Умельцы придумывают свои типы фильтров, некоторые из них демонстрируют очень достойные результаты, но к большинству из них требуется внешний подвод электроэнергии.

На выходе из системы очистки, газовая смесь должна гореть ярким синим пламенем.

Использование газовой смеси из газогенератора

В данной проекции задача видится упрощённой, потому что газогенератор в этой концепции представляет собой устройство для преобразования твёрдого топлива в газообразное. В дальнейшем полученную газовую смесь можно направлять в двигатель внутреннего сгорания. А вращать он будет то устройство, которое к нему приспособлено: или колёса автомобиля, или электрогенератор.

Читайте также:  При работе двигателя двигатель трясется

Поэтому будет более правильным, разделить систему генерации электроэнергии из дров на два отдельных модуля:

Соответственно для правильной работы, количество газа производимого газогенератором, должно хватать электрогенератору. А вот его мощностью, определяется и производительность всей системы в целом.

По этому параметру такие электрогенераторы на пиролизном газе можно разделить на три группы:

  • Индивидуального пользования, мощностью до 5 кВт;
  • Коллективного пользования, мощностью до 30-50 кВт;
  • Коммерческие установки, мощностью свыше 50 кВт.

В первом случае, индивидуальный электрогенератор на дровах должен обеспечивать отдельно стоящий жилой дом электроэнергией в постоянном режиме. Во втором случае, такую установку делают для обеспечения 4-6 домов электроэнергией. А в третьем варианте, электричеством можно уже торговать и вступать в конкуренцию с госмонополией.

Удобство и скрытые недостатки газогенераторных систем получения электроэнергии

Самым важным и веским плюсом газогенераторных систем является их всеядность по отношению к энергоносителям. В принципе, при творческом подходе и научном обосновании, можно своими руками собрать газогенератор универсального типа, под любое альтернативное топливо:

  • Уголь;
  • Торф;
  • Дрова;
  • Мазут и отработанное масло;
  • Старые покрышки и резину;
  • ПЭТ-бутылки и пластиковый мусор;
  • Бумагу, опилки, пищевые отходы и пр.

В зависимости от состава загружаемой массы, будет меняться только процентное соотношение газовой смеси.

Но при любом раскладе, в этой смеси будет большое процентное содержание балласта – негорючих компонентов: азота, углекислоты, водяных паров. Они снижают эффективность работы ДВС, и поэтому проводят специальную настройку впрыска топлива и системы воспламенения, именно под газогенераторную смесь газов.

Обратите внимание, что состав газовой смеси меняется, в зависимости от состава топлива и самого процесса. Более энергоёмкие продукты, дают более обогащённую и теплотворную смесь. Однако и преимущество газогенератора заложено именно в возможности использовать низкоэнергетические виды топлива, поэтому ориентироваться надо на растительное сырьё: пиломатериалы, солома, лузга, шелуха, отходы пищевого производства.

Но самое важное – в процессе газификации теряется около 50% тепловой энергии!

Есть ещё проблемы с некачественным сырьём — сырая или смолистая древесина быстро забивает газогенератор и выводит из строя фильтры. Полноценная газогенераторная установка занимает производственное помещение в несколько раз больше, чем сама газопоршневая электростанция. Единственное преимущество – возможность, после доработки, использования уже имеющихся дизель-генераторов.

Но эти же недостатки дополняются и необходимостью регулярного обслуживания ДВС. Ведь даже после очень качественной очистки, работа ДВС на газогенераторном газе будет иметь свои особенности.

Интеграция газогенераторной установки в систему альтернативного энергообеспечения дома

Обобщая полученную информацию и трезво оценив возможности, можно подвести итог: «На одних дровах далеко не уедешь». Да и в одну корзину все яйца складывать неразумно. Для устойчивого и безотказного снабжения дома электричеством из альтернативного источника требуется и система накопления энергии – блок аккумуляторов.

Режим работы в этом случае подразумевается следующий: 4-6 часов работы газогенераторной электростанции + сутки питание от аккумуляторов.

По вопросу выбора аккумулятора для подобной эксплуатации, есть единственное грамотное решение, это железо-никелевые щелочные АКБ. Они не боятся перезаряда и короткого замыкания, ни какие зарядные токи не могут вывести их из строя. Единственный их недостаток – 1% саморазряда в сутки. Но для выбранного режима эксплуатации, это не имеет значения. Требуется только раз в квартал, подливать дистиллированную воду.

Совсем другое дело, эксплуатация газогенераторной установки в коммерческих целях, то есть реализация электроэнергии в частном порядке своим соседям, или же через коммунальную электросеть. Но для этого потребуется гораздо более мощные установки. А там уже совсем другой расход топлива.

Усреднённо, можно принять следующую цифру для расчётов 1,2 кг/ч на 1 кВт электроэнергии. Если генератор будет выдавать 100 кВт, то ему потребуется 120 кг сухих дров в час или 3 тонны в сутки! При этом всё загружаемое топливо должно быть калиброванным, ну примерно размером с два спичечных коробка.

А месяц работы, это уже 90 тонн щепы и отходов пиломатериалов.

Иными словами, для коммерческого использования, такую газогенераторную электростанцию надо держать рядом с дармовым и неограниченно большим источником альтернативного топлива, например, около крупного лесозаготовительного производства.

Источник

Adblock
detector