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Principio di funzionamento del generatore di gas

Alla ricerca di una fonte di energia alternativa, si è capito che non è necessario estrarre il gas nelle miniere per poi bruciarlo in caldaie e motori a combustione interna, il gas combustibile può essere estratto dagli scarti di produzione e dal legno. Un generatore di gas o come viene anche chiamato un generatore di gas bruciando combustibile locale – legna da ardere, torba, carbone di legna, segatura e altri rifiuti di legno, nonché a volte altri residui organici, sono in grado di emettere / generare gas infiammabili come CO, CH4 , H2 e altri. Esistono diverse opzioni per l’utilizzo del gas ottenuto, ma in ogni caso ogni dispositivo si basa sul principio di un generatore di gas. Come funziona il generatore di gas, in quali elementi è composto e quali processi avvengono al suo interno, lo diremo in questo articolo. Considereremo anche le opzioni per l’ulteriore utilizzo del gas ottenuto e i luoghi in cui tali unità possono essere installate..

Quindi, quali sono le opzioni per utilizzare il gas ottenuto nel generatore di gas??

Innanzitutto, il gas combustibile viene diretto al fornello a gas in cucina e utilizzato per cucinare. Il secondo – il gas combustibile viene bruciato immediatamente in una caldaia per riscaldamento a pirolisi con un generatore di gas, rispettivamente, viene utilizzato per riscaldare una casa o serre. A proposito, tali caldaie possono essere chiamate caldaia a gas a legna, caldaia a pirolisi a combustibile solido, caldaia a gas a legna. Tutti possono essere utilizzati sia per le esigenze domestiche che per il riscaldamento di grandi industrie e officine o imprese. Terzo, il gas combustibile può essere diretto a un motore a combustione interna che aziona una stazione di pompaggio o un generatore di elettricità. Un generatore di gas a legna consente di ricevere elettricità in quelle regioni in cui non è possibile posare linee elettriche, posare un gasdotto ed è difficile fornire gas in bombole. Oltre all’autonomia, i generatori di gas hanno altri vantaggi, che sveleremo di seguito..

Vantaggi e svantaggi dei generatori di gas

Ad esempio, considera i vantaggi e gli svantaggi delle caldaie per riscaldamento a gas. Le caldaie a pirolisi appartengono alla categoria dei combustibili solidi, ma differiscono notevolmente dalle tradizionali stufe a legna o carbone, dove avviene il normale processo di combustione.

Vantaggi delle caldaie a gas:

L’efficienza delle caldaie a gas è compresa tra l’80 e il 95%, mentre l’efficienza di una caldaia a combustibile solido convenzionale raramente supera il 60%..
Processo di combustione regolato in una caldaia che genera gas: una scheda di legna da ardere può bruciare da 8 a 12 ore, per confronto, in una caldaia convenzionale, la combustione dura da 3 a 5 ore. Nelle caldaie a gas con combustione superiore, la combustione della legna da ardere dura fino a 25 ore e il carbone può bruciare per 5 – 8 giorni.
Il combustibile si esaurisce completamente, quindi non è necessario pulire spesso il cassetto cenere e la canna fumaria.
A causa del fatto che il processo di combustione può essere regolato (la potenza è regolata nell’intervallo 30 – 100%), il funzionamento della caldaia può essere automatizzato, ad esempio gas o combustibile liquido.
L’emissione di sostanze nocive nell’atmosfera dal generatore di gas è minima.
Le caldaie a gas sono più economiche delle caldaie convenzionali.
Il combustibile per i generatori di gas non deve essere essiccato al 20% di umidità, ci sono modelli di caldaie in cui è possibile utilizzare legna fino al 50% di umidità e persino legna appena tagliata.
Possibilità di caricare in caldaia ceppi non tritati fino a 1 m di lunghezza e anche di più.

Oltre alla legna da ardere e ai rifiuti dell’industria del legno, le caldaie a pirolisi possono riciclare gomma, plastica e altri polimeri..
L’elevata sicurezza della caldaia rispetto a una convenzionale caldaia a combustibile solido è garantita dall’automazione e dai materiali con cui è realizzata l’unità, in particolare la camera di combustione.

Se parliamo di generatori di gas che vengono utilizzati per generare elettricità, hanno esattamente gli stessi vantaggi, come rispetto dell’ambiente, economia, alta efficienza, alto numero di ottano 110 – 140, versatilità in termini di combustibile utilizzato e alta efficienza in inverno ..

Svantaggi delle caldaie a gas:

Il prezzo per un generatore di gas è 1,5 – 2 volte superiore a quello di una caldaia convenzionale a combustibile solido.
La maggior parte dei generatori di gas sono volatili, poiché per aspirare aria si usa un ventilatore, ma ci sono anche modelli che possono funzionare senza elettricità.
Se si utilizza una caldaia a gas con una potenza inferiore al 50%, si osserva una combustione instabile, a causa della precipitazione del catrame, che si accumula nella canna fumaria..
La temperatura di ritorno del riscaldamento non deve essere inferiore a 60 ° , altrimenti la condensa cadrà nella canna fumaria..
Di solito i generatori di gas richiedono il contenuto di umidità del combustibile, ma come già accennato in precedenza, esistono modelli in cui è possibile bruciare anche il legno appena tagliato.

Non sono stati identificati altri svantaggi significativi dei generatori di gas.

A proposito, i generatori di gas non sono un’invenzione così nuova. A metà del secolo scorso, quando la maggior parte delle risorse petrolifere della Germania è entrata in servizio, la legna da ardere è stata utilizzata come combustibile per le automobili. Anche i camion erano dotati di generatori di gas. Le unità moderne non sono andate troppo lontano nel loro design, ma, tuttavia, sono state completamente migliorate..

Il principio di funzionamento di un generatore di gas – generatore di gas

In un generatore di gas o un generatore di gas, il gas combustibile viene prodotto da combustibili solidi. Il segreto principale è che l’aria viene fornita alla camera di combustione, il cui volume è insufficiente per la completa combustione del carburante, mentre si osserva un’alta temperatura di circa 1100 – 1400 ° C. Il gas risultante viene raffreddato e inviato a un consumatore o a un motore a combustione interna, se, ad esempio, si prevede di produrre elettricità. Considereremo più in dettaglio il principio di funzionamento del generatore di gas di seguito, specificando quale processo si verifica in quale elemento dell’unità.

Dispositivo generatore di gas a legna

Considera il dispositivo di un generatore di gas per uso domestico. Vorrei notare subito che le caldaie a pirolisi con un generatore di gas differiscono dallo schema proposto, poiché la combustione del gas avviene all’interno della caldaia nella seconda camera di combustione. Considereremo solo il generatore di gas stesso, all’uscita da cui si ottiene il gas combustibile.

Diagramma del generatore di gas:

Alloggiamento del generatore di gas realizzato in lamiera d’acciaio e saldato. La forma del corpo più comune è cilindrica, ma potrebbe anche essere rettangolare. Il fondo e le gambe sono saldati al fondo del corpo, su cui poggerà il generatore di gas.

Bunker o camera di riempimento serve per caricare il combustibile all’interno del generatore di gas. Ha anche una forma cilindrica ed è realizzato in acciaio dolce. La tramoggia è installata all’interno del corpo del generatore di gas ed è imbullonata. Il coperchio del portello che porta al bunker ha una guarnizione o guarnizione in amianto sui bordi. Poiché l’uso dell’amianto è vietato nei locali residenziali, esistono modelli di generatori di gas, le cui guarnizioni del coperchio sono realizzate in un materiale diverso..

La camera di combustione si trova nella parte inferiore della tramoggia ed è realizzato in acciaio resistente al calore, a volte la superficie interna della camera di combustione è rifinita con ceramica. Il carburante viene bruciato nella camera di combustione. Nella sua parte inferiore avviene la fessurazione delle resine, per la quale è presente un collo in acciaio al cromo resistente al calore. Tra il corpo e il collo c’è una guarnizione: un cordone sigillante in amianto. Al centro della camera di combustione ci sono lance ad aria. Gli ugelli sono fori calibrati che si collegano a una scatola di distribuzione dell’aria esposta all’atmosfera. Anche le lance e la scatola di giunzione sono realizzate in acciaio resistente al calore. All’uscita della cassetta di distribuzione dell’aria è installata una valvola di ritegno, che impedisce la fuoriuscita di gas combustibile dal generatore di gas. Per aumentare la potenza del motore o per poter utilizzare legna da ardere con elevata umidità (più del 50%), davanti alla cassa di distribuzione dell’aria, è possibile installare fan, che forzerà l’aria all’interno.

Grattugiare serve a sostenere i carboni ardenti. Si trova nella parte inferiore del generatore di gas. La cenere dei carboni ardenti cade attraverso i fori della griglia nel cassetto della cenere. In modo che la griglia possa essere pulita dalle scorie, la sua parte centrale è resa mobile. È prevista una leva speciale per girare la griglia in ghisa.

Sportelli di carico dotato di coperchi ermeticamente chiusi. Ad esempio, il portello di caricamento dall’alto si piega orizzontalmente ed è sigillato con una corda di amianto. Nel supporto del coperchio è presente uno speciale ammortizzatore: una molla che solleva il coperchio in caso di eccessiva pressione all’interno della camera. Ci sono anche due portelli di carico sul lato dello scafo: uno in alto per il rifornimento di carburante nell’area di recupero, il secondo in basso per la rimozione della cenere. Il campionamento del gas viene eseguito nella zona di recupero, quindi, più spesso nella parte superiore del generatore di gas, ma è anche possibile prelevare gas dalla parte inferiore dell’unità. Il gas viene prelevato attraverso il tubo di derivazione a cui sono saldati i tubi del gasdotto. Non è necessario rimuovere immediatamente il gas all’esterno dell’alloggiamento del generatore di gas, mentre è caldo, può essere utilizzato per riscaldare e asciugare legna da ardere o altro combustibile nella camera di carico. A tale scopo, la tubazione dei gas di scarico viene fatta passare attorno alla camera, tra l’involucro del generatore di gas e il bunker..

Filtro a ciclone e filtro fine situato dietro l’involucro del generatore di gas. Sono costituiti da tubi riempiti con elementi filtranti.

Prima di entrare nel filtro fine, il gas passa attraverso più fresco. E dopo il filtro fine, il gas purificato entra nel miscelatore, dove si mescola con l’aria. E solo allora la miscela gas-aria entra nel motore a combustione interna.

Più chiaramente, la sequenza di movimento del gas combustibile dopo che è uscito dal generatore di gas è mostrata nel diagramma sottostante..

Legna da ardere o altro combustibile brucia nella camera di combustione, ossidata dall’aria che entra nella camera di combustione attraverso le tuyeres dalla scatola di distribuzione dell’aria. Il gas combustibile risultante entra nel filtro Cyclone, dove viene pulito. Quindi viene raffreddato in un filtro grosso. Quindi il gas già raffreddato entra nel filtro fine e quindi nel miscelatore. Dal miscelatore, la miscela risultante entra nel motore.

Il processo di conversione del carburante in gas

E ancora: come si produce il gas da combustibile solido? All’interno del generatore di gas avviene un certo processo di trasformazione, che si articola in più fasi che avvengono in zone diverse:

Zona di asciugatura situato nella parte superiore della tramoggia. Qui la temperatura è di circa 150 – 200°C. Il combustibile viene essiccato con gas caldo, che si muove attraverso una tubazione anulare, come sopra descritto..

Zona di distillazione a secco situato nel mezzo del bunker. Qui, senza accesso all’aria e ad una temperatura di 300 – 500 ° C, il carburante viene carbonizzato. Dal legno vengono rilasciati acidi, resine e altri elementi della distillazione a secco..

Zona di combustione situato nella parte inferiore della camera di combustione nella zona in cui si trovano gli ugelli attraverso i quali entra l’aria. Qui, quando viene fornita aria e una temperatura di 1100 – 1300 ° C, il combustibile carbonizzato e gli elementi di distillazione a secco si bruciano, con conseguente formazione di gas CO e CO2.

Zona di recupero si trova sopra la zona di combustione tra la griglia e la zona di combustione. Qui, il gas CO2 sale, passa attraverso il carbone caldo, interagisce con il carbonio (C) del carbone e all’uscita si forma gas CO: monossido di carbonio. Questo processo coinvolge anche l’umidità del carburante, quindi oltre a CO, si formano CO2 e H2..

Le zone di combustione e recupero sono chiamate zone di gassificazione attiva. Di conseguenza, il gas del generatore è costituito da diversi componenti:

Gas infiammabili: CO (monossido di carbonio), H2 (idrogeno), CH4 (metano) e nНm (idrocarburi insaturi senza resine).
Zavorra: CO2 (diossido di carbonio), 2 (ossigeno), N2 (azoto), H2O (acqua).

Il gas risultante viene raffreddato a temperatura ambiente, quindi purificato da acido formico e acetico, cenere, particelle sospese e miscelato con aria.

Tipi di generatori di gas

Esistono tre tipi di generatori di gas: processo di generazione diretta del gas, inverso e orizzontale.

Generatori di gas a processo diretto può bruciare carbone, semi-coke e antracite – combustibile non bituminoso. La differenza strutturale di questo tipo di unità è che l’aria entra attraverso la griglia dal basso e il gas viene prelevato dall’alto. Nei generatori di gas a processo diretto, l’umidità del combustibile non entra nella zona di combustione, quindi viene fornita appositamente. L’arricchimento del gas del generatore con idrogeno dall’acqua aumenta la potenza del generatore.

Generatori di gas rovesciati o processo inverso sono destinati alla combustione di combustibili resinosi: legna da ardere, carbone di legna e rifiuti. La loro differenza costruttiva è che l’aria viene fornita alla parte centrale – alla zona di combustione, e l’aspirazione del gas viene effettuata al di sotto della zona di combustione – nel cassetto della cenere. Tipicamente, in questo tipo di unità, il gas caldo disperso viene utilizzato per riscaldare il combustibile nel bunker..

Generatori di gas orizzontali o processo trasversale la gassificazione è caratterizzata dal fatto che l’aria in essi contenuta viene fornita lateralmente – nella parte inferiore del corpo, e viene fornita con un’alta velocità di soffiaggio attraverso gli ugelli. Il campionamento del gas viene eseguito di fronte alla lancia attraverso la griglia di campionamento del gas. La zona di gassificazione attiva nel gassificatore di processo orizzontale è molto piccola ed è concentrata tra l’estremità della lancia e la griglia di campionamento del gas. Il tempo di avvio di un tale generatore è molto più breve e si adatta facilmente anche alle mutevoli modalità operative..

Luogo di installazione del generatore di gas

I generatori di gas e le caldaie per il riscaldamento del generatore di gas possono essere installati sia all’interno di locali residenziali, ad esempio in scantinati e scantinati, sia all’aperto..

Le cosiddette caldaie a pellet sono spesso installate in casa, poiché il loro caricamento non è associato a una grande quantità di rifiuti, e anche i sacchi di pellet pesano poco e possono essere conservati da qualche parte vicino alla caldaia..

I generatori di gas a legna, e in particolare i generatori di gas a legna di lunga durata, hanno senso installarli sulla strada vicino al luogo in cui viene immagazzinata la legna da ardere. Quindi sarà possibile portare la legna da ardere in una carriola direttamente alla caldaia o al generatore di gas e non calarli nel seminterrato della casa. La caldaia esterna rimuove sporco e cenere dal seminterrato. Ciò è particolarmente vero per le case in legno, dove sono aumentati gli standard di sicurezza antincendio. L’involucro esterno della caldaia è realizzato in acciaio inossidabile, che non si corrode. Inoltre, le caldaie sono isolate con isolamento termico sfuso in modo che la temperatura ambiente influisca minimamente sul processo di gassificazione e sulla velocità di avviamento della caldaia. Il sistema di controllo è alloggiato in un involucro di acciaio sotto un coperchio per evitare che le precipitazioni cadano su di esso. Il camino ha doppie pareti. Se sei interessato a come collegare un generatore di gas, se è per strada, la risposta è semplice: i tubi vengono posati nel terreno in modo che siano minimamente raffreddati, se si tratta di una caldaia di riscaldamento. I tubi di riscaldamento vanno sul fondo della caldaia e la caldaia stessa è installata in modo che non si congeli durante le lunghe pause di utilizzo..

A proposito, come già notato, la durata del processo di combustione del carburante nella caldaia può variare da 12 ore a 25 ore. A seconda della potenza della caldaia e dell’area della stanza riscaldata, dovrà essere riscaldata una volta ogni due giorni e talvolta una volta alla settimana. Per mantenere il calore generato dalla caldaia per un periodo così lungo, viene utilizzato un accumulatore di calore.

Generatore di gas a legna fai da te

Non c’è nulla di super complicato nel realizzare un generatore di gas con le tue mani. Molte persone usano tale unità per esigenze domestiche o la installano su un’auto. Prima di iniziare a realizzare da soli un generatore di gas, è necessario familiarizzare con il principio del suo funzionamento e scegliere uno schema operativo adatto per se stessi..

Avrai bisogno di: un barile, tubi o una vecchia batteria del radiatore, filtri per la purificazione del gas fine e grossolano, un ventilatore. D’altra parte, l’insieme degli elementi può essere molto diverso, tutto dipende dalla fantasia dell’esecutore.

Guarda un esempio video di un generatore di gas autocostruito di seguito..

Diagramma del generatore di gas:

Su Internet, puoi trovare sia foto che disegni per l’installazione di generatori di gas e caldaie a pirolisi. Ci sono persino artigiani che prendono come base una caldaia collaudata già pronta e la ripetono completamente a casa. Risulta molto più economico.

Schema caldaia generatore di gas:

La differenza tra una caldaia a pirolisi e un generatore di gas convenzionale è che è costituita da due camere di combustione: una brucia combustibile e produce gas e l’altra brucia gas e contiene uno scambiatore di calore. Abbiamo già esaminato il dispositivo e il principio di funzionamento del generatore di gas, aggiungiamo solo la seconda camera di combustione, che dovrebbe trovarsi in alto, e lo scambiatore di calore in alto. A volte lo scambiatore di calore si trova sul lato. Inoltre, non dimenticare i diversi tipi di generatori di gas, in modo che la seconda camera di combustione possa essere posizionata non solo in alto.

Quando monti il camino, cerca di assemblarlo in una sequenza opposta al movimento del fumo, in modo che le cose meno cattive si depositino sulle sue pareti. È meglio smontare facilmente il camino stesso in modo che possa essere pulito facilmente e rapidamente. Lo spazio intorno alla caldaia di riscaldamento deve essere libero, poiché durante il funzionamento si riscalda. Dopo aver installato la caldaia, dovrai studiare le sue “abitudini” e scegliere la modalità operativa ottimale per te, in cui tutte le resine si bruciano.

Tengo a precisare che il generatore di gas può essere considerato non solo come un utile bruciatore a legna, ma anche come un’unità di smaltimento dei rifiuti. Può bruciare i resti di linoleum, borse, borse, gomma, bottiglie di plastica e altri rifiuti domestici.