Dujų generatoriaus veikimo principas

Ieškant alternatyvaus energijos šaltinio, supratome, kad nebūtina išgauti dujų kasyklose, kad jas būtų galima deginti katiluose ir vidaus degimo varikliuose, degiąsias dujas galima išgauti iš gamybos atliekų ir medienos. Dujų generatorius arba, kaip jis dar vadinamas dujų generatoriumi, deginant vietinį kurą – malkų, durpių, medžio anglies, pjuvenų ir kitų medienos atliekų, taip pat kartais kitų organinių liekanų, gali išmesti / generuoti degias dujas, tokias kaip CO, CH4 , H2 ir kt. Yra keletas gautų dujų naudojimo variantų, tačiau bet kuriuo atveju kiekvienas prietaisas yra pagrįstas dujų generatoriaus principu. Kaip veikia dujų generatorius, iš kokių elementų jis susideda, taip pat kokie procesai vyksta jo viduje, mes pasakysime šiame straipsnyje. Taip pat svarstysime tolesnio gautų dujų naudojimo galimybes ir vietas, kur tokius įrenginius galima įrengti..

Taigi, kokios yra dujų generatoriuje gautų dujų naudojimo galimybės??

Pirma, degiosios dujos nukreipiamos į virtuvėje esančią dujinę viryklę ir naudojamos maisto ruošimui. Antrasis – degiosios dujos iš karto sudeginamos pirolizės šildymo katile su dujų generatoriumi, atitinkamai naudojamos namui ar šiltnamiams šildyti. Beje, tokius katilus galima vadinti malkomis kūrenamais dujiniais katilais, kieto kuro pirolizės katilais, malkomis kūrenamais dujiniais katilais. Visi jie gali būti naudojami tiek buitiniams poreikiams, tiek didžiulėms pramonės šakoms ir dirbtuvėms ar įmonėms šildyti. Trečia, degias dujas galima nukreipti į vidaus degimo variklį, kuris varo siurblinę arba elektros generatorių. Malkomis kūrenamas dujų generatorius leidžia gauti elektros energiją tuose regionuose, kur neįmanoma nutiesti elektros linijų, nutiesti dujotiekio ir sunku tiekti dujas balionuose. Be autonomijos, dujų generatoriai turi ir kitų privalumų, kuriuos atskleisime toliau..

Dujų generatorių privalumai ir trūkumai

Pavyzdžiui, apsvarstykite dujinių šildymo katilų privalumus ir trūkumus. Pirolizės katilai priklauso kietojo kuro kategorijai, tačiau labai skiriasi nuo įprastų medienos ar anglies krosnių, kuriose vyksta įprastas degimo procesas..

Dujinių katilų privalumai:

• Dujų katilų efektyvumas yra 80–95%, o įprasto kieto kuro katilo efektyvumas retai viršija 60%..
• Reguliuojamas degimo procesas dujinį katilą – vienas skirtukas malkų gali degti nuo 8 iki 12 valandų, palyginimui, įprastame katile degimas trunka nuo 3 iki 5 valandų. Dujų katiluose su aukščiausiu degimu malkos dega iki 25 valandų, o anglis gali degti 5–8 dienas.
• Kuras visiškai sudegina, todėl nereikia dažnai valyti pelenų ir dūmtraukio.
• Dėl to, kad degimo procesą galima reguliuoti (galia reguliuojama nuo 30 iki 100%), katilo veikimas gali būti automatizuotas, pavyzdžiui, dujos ar skystas kuras.
• Kenksmingų medžiagų išmetimas į atmosferą iš dujų generatoriaus yra minimalus.
• Dujų katilai yra ekonomiškesni nei įprasti katilai.
• Dujų generatorių degalai neturi būti džiovinami iki 20% drėgmės, yra katilų modelių, kuriuose galima naudoti iki 50% drėgmės medieną ir net šviežiai supjaustytą medieną.
• Galimybė į katilą krauti nesmulkintus rąstus iki 1 m ilgio ir dar daugiau.

• Pirolizės katilai, be malkų ir medienos pramonės atliekų, gali perdirbti gumą, plastiką ir kitus polimerus..
• Didelį katilo saugumą, palyginti su įprastu kieto kuro katilu, užtikrina automatika ir medžiagos, iš kurių gaminamas įrenginys, ypač degimo kamera.

Jei kalbėsime apie dujų generatorius, kurie naudojami elektros energijai gaminti, tada jie turi tuos pačius pranašumus, tokius kaip ekologiškumas, ekonomiškumas, didelis efektyvumas, didelis oktaninis skaičius 110–140, universalumas naudojamo kuro atžvilgiu ir didelis efektyvumas žiemą. ..

Dujų katilų trūkumai:

• Dujų generatoriaus kaina yra 1,5 – 2 kartus didesnė nei įprasto kieto kuro katilo.
• Dauguma dujų generatorių yra nepastovūs, nes ventiliatorius naudojamas orui įsiurbti, tačiau yra ir modelių, kurie gali veikti be elektros.
• Jei naudojate dujinį katilą, kurio galia mažesnė nei 50%, pastebimas nestabilus degimas – dėl deguto nuosėdų, kurios kaupiasi dūmtraukyje..
• Šildymo grįžtamoji temperatūra neturi būti žemesnė kaip 60 ° С, kitaip dūmtraukyje iškris kondensatas..
• Paprastai dujų generatoriai reikalauja degalų drėgmės, tačiau, kaip jau minėta aukščiau, yra modelių, kuriuose galima sudeginti net šviežiai supjaustytą medieną.

Kitų reikšmingų dujų generatorių trūkumų nenustatyta.

Beje, dujų generatoriai nėra toks naujas išradimas. Praėjusio amžiaus viduryje, kai buvo pradėta eksploatuoti dauguma Vokietijos naftos išteklių, malkos buvo naudojamos kaip kuras automobiliams. Net sunkvežimiuose buvo sumontuoti dujų generatoriai. Šiuolaikiniai vienetai savo dizaino srityje nenuėjo per toli, tačiau vis dėlto jie buvo kruopščiai patobulinti..

Dujų generatoriaus veikimo principas – dujų generatorius

Dujų generatoriuje arba dujų generatoriuje degios dujos gaminamos iš kietojo kuro. Pagrindinė paslaptis yra ta, kad į degimo kamerą tiekiamas oras, kurio tūris yra nepakankamas visiškam kuro degimui, tuo tarpu stebima aukšta temperatūra apie 1100 – 1400 ° C. Gautos dujos atšaldomos ir siunčiamos vartotojui arba vidaus degimo varikliui, jei, pavyzdžiui, planuojama gaminti elektrą. Toliau išsamiau apsvarstysime dujų generatoriaus veikimo principą, nurodydami, kuris procesas vyksta kuriame įrenginio elemente.

Medžio dujų generatorius

Apsvarstykite buitiniam naudojimui skirto dujų generatoriaus įtaisą. Iš karto norėčiau pažymėti, kad pirolizės katilai su dujų generatoriumi skiriasi nuo siūlomos schemos, nes dujos dega katilo viduje antroje degimo kameroje. Mes apsvarstysime tik patį dujų generatorių, prie kurio išėjimo gaunamos degios dujos.

Dujų generatoriaus schema:

Dujų generatoriaus korpusas pagamintas iš lakštinio plieno ir suvirintas. Dažniausiai kūno forma yra cilindro formos, tačiau ji gali būti ir stačiakampio formos. Dugnas ir kojos yra suvirinti prie korpuso apačios, ant kurios stovės dujų generatorius.

Bunkeris arba užpildymo kamera skirtas įkrauti degalus į dujų generatorių. Jis taip pat turi cilindro formą ir yra pagamintas iš švelnaus plieno. Bunkeris sumontuotas dujų generatoriaus korpuso viduje ir yra prisukamas varžtais. Liuko, einančio į bunkerį, dangtelyje yra asbesto sandariklis arba tarpiklis. Kadangi asbesto draudžiama naudoti gyvenamosiose patalpose, yra dujų generatorių modeliai, kurių dangtelio sandarikliai pagaminti iš kitos medžiagos..

Degimo kamera yra apatinėje bunkerio dalyje ir yra pagamintas iš karščiui atsparaus plieno, kartais vidinis degimo kameros paviršius yra padengtas keramika. Degalai deginami degimo kameroje. Apatinėje jo dalyje vyksta dervų skilinėjimas, kuriam skirtas kaklas, pagamintas iš karščiui atsparaus chromo plieno. Tarp kūno ir kaklo yra tarpinė – asbesto sandarinimo laidas. Degimo kameros viduryje yra oro lankstai. Tuyeres yra kalibruotos skylės, jungiančios prie oro paskirstymo dėžės, kuri yra veikiama atmosferos. Lantai ir jungiamoji dėžutė taip pat pagaminti iš karščiui atsparaus plieno. Oro paskirstymo dėžės išleidimo angoje yra sumontuotas atbulinis vožtuvas, kuris neleidžia iš dujų generatoriaus patekti degių dujų. Norėdami padidinti variklio galią arba naudoti malkas, kuriose yra daug drėgmės (daugiau nei 50%), priešais oro paskirstymo dėžę galite sumontuoti gerbėjas, kuris privers orą į vidų.

Grotelės tarnauja karštoms anglims palaikyti. Jis yra dujų generatoriaus apačioje. Pelenai iš sudegusių anglių patenka per grotelių skyles į pelenų keptuvę. Kad groteles būtų galima išvalyti nuo šlakų, jų vidurinė dalis yra judama. Ketaus grotelėms pasukti numatyta speciali svirtis.

Pakrovimo liukai įrengtas hermetiškai uždarytas dangtis. Pavyzdžiui, viršutinis pakrovimo liukas sulankstomas horizontaliai ir uždaromas asbesto laidu. Dangtelio laikiklyje yra specialus amortizatorius – spyruoklė, kuri pakelia dangtį, jei kameros viduje yra per didelis slėgis. Korpuso šone taip pat yra du pakrovimo liukai: vienas viršuje, skirtas degalams įpilti į regeneravimo zoną, o kitas – pelenams pašalinti. Dujų ėmimas atliekamas regeneravimo zonoje, todėl dažniausiai viršutinėje dujų generatoriaus dalyje, tačiau taip pat galima pašalinti dujas iš apatinės įrenginio dalies. Dujos imamos per atšakinį vamzdį, prie kurio privirinami dujotiekio vamzdžiai. Nebūtina iš karto pašalinti dujų iš dujų generatoriaus korpuso, kol jos yra karštos, jas galima naudoti malkoms ar kitam kurui šildyti ir džiovinti pakrovimo kameroje. Šiuo tikslu išmetamųjų dujų vamzdynas nukreipiamas aplink kamerą, tarp dujų generatoriaus korpuso ir bunkerio..

Ciklono filtras ir smulkus filtras esantis už dujų generatoriaus korpuso. Jie pagaminti iš vamzdžių, užpildytų filtro elementais.

Prieš įeinant į smulkų filtrą, dujos praeina vėsesnis. O po smulkaus filtro išgrynintos dujos patenka į maišytuvas, kur jis susimaišo su oru. Ir tik tada dujų ir oro mišinys patenka į vidaus degimo variklį.

Aiškiau, degių dujų judėjimo seka, kai jos išeina iš dujų generatoriaus, parodyta žemiau esančioje diagramoje..

Malkos ar kitas kuras dega degimo kameroje, oksiduojasi oru, patenkančiu į degimo kamerą per oro padavimo dėžės skyles. Gautos degios dujos patenka į ciklono filtrą, kur jos valomos. Tada jis atšaldomas stambiame filtre. Tada jau atvėsusios dujos patenka į smulkų filtrą, o po to į maišytuvą. Iš maišytuvo gautas mišinys patenka į variklį.

Kuro pavertimo dujomis procesas

Ir vis dėlto: kaip dujos gaminamos iš kieto kuro? Dujų generatoriaus viduje vyksta tam tikras transformacijos procesas, kuris yra suskirstytas į kelis etapus, vykstančius skirtingose ​​zonose:

Džiovinimo zona esančios bunkerio viršuje. Čia temperatūra yra apie 150-200 ° C. Kuras džiovinamas karštomis dujomis, kurios juda žiediniu vamzdynu, kaip aprašyta aukščiau..

Sauso distiliavimo zona esantis bunkerio viduryje. Čia, neturint prieigos prie oro ir esant 300 – 500 ° C temperatūrai, degalai yra apdegę. Iš medienos išsiskiria rūgštys, dervos ir kiti sauso distiliavimo elementai..

Degimo zona esantis degimo kameros apačioje toje vietoje, kur yra tuyeres, per kurias patenka oras. Kai tiekiamas oras ir temperatūra 1100–1300 ° C, sudegęs kuras ir sauso distiliavimo elementai sudegina, todėl susidaro CO ir CO2 dujos.

Atkūrimo zona yra virš degimo zonos tarp grotelių ir degimo zonos. Čia CO2 dujos pakyla, praeina per karštą anglį, sąveikauja su anglies (C) anglimi, o išleidimo angoje susidaro CO dujos – anglies monoksidas. Šis procesas taip pat apima drėgmę iš kuro, todėl, be CO, susidaro CO2 ir H2..

Degimo ir regeneravimo zonos vadinamos aktyviomis dujinimo zonomis. Dėl to generatoriaus dujos susideda iš kelių komponentų:

• Degios dujos: CO (smalkės), H2 (vandenilis), CH4 (metanas) ir СnНm (nesotieji angliavandeniliai be dervų).
• Balastas: CO2 (anglies dioksidas), О2 (deguonis), N2 (azotas), H2O (vanduo).

Gautos dujos atšaldomos iki aplinkos temperatūros, tada išvalomos iš skruzdžių ir acto rūgšties, pelenų, suspenduotų dalelių ir sumaišomos su oru.

Dujų generatorių tipai

Yra trys dujų generatorių tipai: tiesioginis dujų generavimo procesas, atvirkštinis ir horizontalus.

Tiesioginio proceso dujų generatoriai gali deginti anglis, pusiau koksą ir antracitą-ne bituminį kurą. Šio tipo agregatų struktūrinis skirtumas yra tas, kad oras per groteles patenka iš apačios, o dujos imamos iš viršaus. Tiesioginio proceso dujų generatoriuose kuro drėgmė nepatenka į degimo zoną, todėl ji tiekiama specialiai. Praturtinus generatoriaus dujas vandeniliu iš vandens, padidėja generatoriaus galia.

Apversti dujų generatoriai arba atvirkštinis procesas yra skirtos deginant dervingą kurą – malkas, medžio anglis ir atliekas. Konstruktyvus jų skirtumas yra tas, kad oras tiekiamas į vidurinę dalį – į degimo zoną, o dujų įsiurbimas atliekamas žemiau degimo zonos – peleninėje. Paprastai tokio tipo įrenginiuose deguonies šildymui bunkeryje naudojamos karštos dujos..

Horizontalūs dujų generatoriai arba skersinis procesas dujinimas pasižymi tuo, kad oras jose tiekiamas iš šono – apatinėje kūno dalyje, o jis tiekiamas dideliu pūtimo greičiu per tuyeres. Dujų ėminiai imami priešais langelį per dujų mėginių ėmimo tinklelį. Horizontaliojo proceso dujofikatoriaus aktyvios dujinimo zona yra labai maža ir yra sutelkta tarp purkštuvo galo ir dujų mėginių ėmimo tinklelio. Tokio generatoriaus paleidimo laikas yra daug trumpesnis, be to, jis lengvai prisitaiko prie besikeičiančių darbo režimų..

Dujų generatoriaus montavimo vieta

Dujų generatoriai ir dujų generatoriai gali būti montuojami tiek gyvenamųjų patalpų viduje, pavyzdžiui, rūsiuose ir rūsiuose, tiek lauke..

Namuose dažniausiai montuojami vadinamieji granuliniai katilai, nes jų pakrovimas nėra susijęs su dideliu šiukšlių kiekiu, taip pat granulių maišeliai šiek tiek sveria ir gali būti laikomi kažkur šalia katilo..

Malkomis kūrenamus dujų generatorius, o ypač ilgo ilgio malkomis kūrenamus dujų generatorius, prasminga įrengti gatvėje netoli malkų laikymo vietos. Taigi bus galima atnešti malkų su ratukais tiesiai į katilą ar dujų generatorių ir nenuleisti jų į namo rūsį. Išorinis katilas pašalina nešvarumus ir pelenus iš rūsio. Tai ypač pasakytina apie medinius namus, kuriuose yra padidėję priešgaisrinės saugos standartai. Išorinis katilo korpusas pagamintas iš nerūdijančio plieno, kuris nerūdija. Be to, katilai yra izoliuojami tūrine šilumos izoliacija, kad aplinkos temperatūra minimaliai paveiktų dujinimo procesą ir katilo paleidimo greitį. Valdymo sistema sumontuota plieniniame korpuse po dangčiu, kad ant jo nepatektų kritulių. Kaminas turi dvigubas sienas. Jei jus domina, kaip prijungti dujų generatorių, jei jis yra gatvėje, tada atsakymas paprastas – vamzdžiai klojami į žemę taip, kad jie būtų minimaliai atvėsę, jei tai yra šildymo katilas. Šildymo vamzdžiai eina į katilo dugną, o pats katilas yra sumontuotas taip, kad per ilgas naudojimo pertraukas neužšaltų..

Beje, kaip jau minėta, kuro degimo proceso trukmė katile gali būti nuo 12 valandų iki 25 valandų. Priklausomai nuo katilo galios ir šildomo kambario ploto, jis turės būti šildomas kartą per dvi dienas, o kartais ir kartą per savaitę. Kad katilas sukurtą šilumą išlaikytų tokį ilgą laiką, naudojamas šilumos akumuliatorius.

„Pasidaryk pats“ malkomis kūrenamų dujų generatorius

Padaryti dujų generatorių savo rankomis nėra nieko labai sudėtingo. Daugelis žmonių naudoja tokį įrenginį buitiniams poreikiams arba montuoja jį automobilyje. Prieš pradėdami patys gaminti dujų generatorių, turite susipažinti su jo veikimo principu ir pasirinkti sau tinkamą veikimo schemą..

Jums reikės – statinės, vamzdžių ar senos radiatoriaus baterijos, filtrų smulkiam ir šiurkščiam dujų valymui, ventiliatoriaus. Kita vertus, elementų rinkinys gali būti labai įvairus, viskas priklauso nuo atlikėjo vaizduotės.

Žiūrėkite vaizdo įrašą apie savadarbį dujų generatorių žemiau..

Dujų generatoriaus schema:

Internete galite rasti tiek dujų generatorių, tiek pirolizės katilų montavimo nuotraukas ir brėžinius. Yra net amatininkų, kurie imasi paruošto patikrinto katilo ir visiškai jį pakartoja namuose. Pasirodo, daug pigiau.

Dujų generatoriaus katilo schema:

Skirtumas tarp pirolizės katilo ir įprasto dujų generatoriaus yra tas, kad jis susideda iš dviejų degimo kamerų: viena degina kurą ir gamina dujas, o kita degina dujas ir turi šilumokaitį. Mes jau ištyrėme dujų generatoriaus įtaisą ir veikimo principą, į jį įpilame tik antrą degimo kamerą, kuri turėtų būti viršuje, o šilumokaitį – viršuje. Kartais šilumokaitis yra šone. Taip pat nepamirškite apie įvairių tipų dujų generatorius, kad antroji degimo kamera būtų ne tik viršuje.

Surinkdami kaminą, pabandykite surinkti jį priešingai dūmų judėjimui, kad ant jo sienų nusėstų mažiau bjaurūs dalykai. Geriau, kad pats kaminas būtų lengvai išardomas, kad jį būtų galima lengvai ir greitai išvalyti. Aplink šildymo katilą esanti erdvė turi būti laisva, nes veikimo metu ji įkaista. Įdiegę katilą, turėsite ištirti jo „įpročius“ ir pasirinkti sau optimalų darbo režimą, kuriame sudegs visos dervos.

Norėčiau pažymėti, kad dujų generatorius gali būti laikomas ne tik naudingu medienos degikliu, bet ir kaip atliekų šalinimo įrenginiu. Jis gali sudeginti linoleumo likučius, maišus, maišus, gumą, plastikinius butelius ir kitas buitines atliekas.