Jak funguje generátor na dřevoplyn?

Potřebuje člověk hodně tepla? Pokud z této řečnické otázky vyloučíme pojem „duchovní teplo“ (a jak víte, potřebujete ho hodně) a omezíme se pouze na fyzické teplo a navíc pouze na vytápění, zásobování teplou vodou, provoz lázní, prádelny, pak může být odpověď dána zcela jednoznačná, samozřejmě s přihlédnutím k tomu, o jaké klimatické zóně bydliště mluvíme.

Vezměme si jako příklad průměrnou geografickou oblast. Zde v zimě potřebuje jeden člověk asi 2 tisíce kilokalorií za hodinu (v létě samozřejmě výrazně méně); za rok to bude přibližně 6 milionů kilokalorií. To znamená, že pro zásobování teplem řekněme třítisícové vesnice je potřeba spálit více než 2 tuny topného oleje ročně.

Horká voda a pára jsou potřebné nejen pro každodenní život a veřejné služby, ale také pro průmyslovou a zemědělskou výrobu.
Nejpřínosnější je centralizované zásobování teplem, zejména z výkonných tepláren. Jsou však stovky měst, kde žádné takové stanice nejsou, tisíce vesnic, JZD a statků státních statků, dřevařských podniků a konečně mnoho továren, továren, pro které byly nebo se staví kotelny na dodávku tepla. . Ne vždy je možné vyřešit problém ekonomické výroby tepla, protože k tomuto účelu používají převážně dovážené palivo – topný olej, uhlí. Ale na mnoha místech, kde kotelny fungují nebo by se měly stavět, je dostatek dřevěného odpadu, rašeliny a nekvalitního paliva. K efektivní výrobě tepla z nich samozřejmě potřebujete cenově výhodnou technologii.

Plynový generátor „Bioner“

Proto je pochopitelný zvýšený zájem na mezinárodní výstavě „Solid Fuel – 86“ (konala se v září loňského roku v Leningradu) o plynový generátor Bioner vyráběný strojírenským závodem Hämeenlinna společnosti Perusyuhtymä (Finsko).

„Bioner“ se používá k výrobě spalitelného plynu z dřevního odpadu, štěpky, rašeliny a hnědouhelných briket, různé biomasy a také ze směsí všech těchto druhů paliv. Název zařízení odráží tuto „všežravost“ a shoda se slovem „průkopník“ naznačuje inovativní povahu vytvořeného zařízení.

Zplyňování paliva, to znamená proces jeho tepelného zpracování v plynovém generátoru za vzniku hořlavého plynu, je známé již dlouhou dobu a je poměrně široce používáno. Přirozeně se nabízí otázka: čím se Bioner liší od tradičních instalací, v čem je novinka?

Nový generátor plynu je šachtová pec. Palivo je do něj přiváděno shora, což padá pod vlivem jeho hmotnosti. A zespodu, směrem k němu, je vzduch vháněn přes otočnou mřížku. Palivo se setkává s horkým plynem a zahřívá se, vysychá a uvolňuje do něj vlhkost. Teplota v této zóně, sušící zóně, v závislosti na obsahu vlhkosti paliva a může dosáhnout 50%, může být 200-400 ° C.

Při dalším klesání se palivo ještě více zahřívá: až na 400-800°C dochází k pyrolýze – z paliva se oddělují těkavé látky, koksuje se. Do plynného skupenství přecházejí nejen lehké frakce uhlovodíků, z nichž hlavní je metan, ale i těžké frakce tvořící stromovou pryskyřici.

V další teplotní zóně (800-1200°C), a to je samotná zóna zplyňování, reaguje koksované palivo – jeho pevný uhlíkatý zbytek – s kyslíkem obsaženým v čerstvém dmýchaném vzduchu. V důsledku oxidace (spalování) vzniká oxid uhličitý CO₂ a vodní pára. Ale protože je tam velmi málo kyslíku a nestačí spálit všechen uhlík, pak při teplotách nad 900 °C produkty oxidace pokračují v interakci s nespáleným uhlíkem. Proces zplyňování končí tvorbou oxidu uhelnatého (CO) a vodíku, které jsou spolu s plynnými uhlíky a dehtem hořlavými složkami generátorového plynu; navíc obsahuje inertní složky – dusík ze vzduchu, vodní páru z mokrého paliva a oxid uhličitý.

A tady se dostáváme k ústřednímu bodu. Aby došlo ke zplyňovací reakci, musí být teplota popela – nespalitelného minerálního zbytku paliva – jistě udržována nad 900 °C, ale zároveň nesmí překročit horní mez určenou teplotou tání popela, což je obvykle mezi 1100-1200°C. Popel roztavený na roštu narušuje normální průběh všech fází zplyňování, vyráží zeminu zpod automatického zařízení, které reguluje další proces využití generátorového plynu, a nejčastěji přeruší práci na dlouhou dobu.

To je hlavní důvod, proč je dosud biomasa v plynových generátorech využívána daleko od objemu, který odpovídá jejím potenciálním zdrojům.

K nápravě této situace je nutné zajistit spolehlivý, stabilní průběh procesu zplyňování. A k tomu je v zóně, kde prochází, nutné zaručit požadovanou teplotu a řídit ji v souladu se změnami ve složení paliva.

Jak se to dá udělat na Bioneru? Za tímto účelem je možné regulovat vlhkost vzduchu přiváděného do generátoru a udržovat tak teplotu ve stanovených mezích. Tato myšlenka nebyla žádným známým způsobem realizována.

Použití generátorového plynu

Generátorový plyn vyrobený v Bioneru slouží buď jako palivo pro výtopnu (viz barevný štítek) nebo je spalován v průmyslových zařízeních, jako jsou kotle, sušárny a pece.

Efektivní výroba plynu z biomasy je pouze jednou částí problému jejího využití jako paliva. Další část souvisí se spalováním takového plynu. Všude tam, kde se bude v budoucnu používat, je nutné zajistit jeho úplné spálení. To je důležité nejen z ekonomických důvodů. Rovněž je třeba přísně dodržovat požadavky na ochranu životního prostředí.

Stávající hořáky k tomu nebyly vhodné, protože nebyly navrženy pro spalování plynu obsahujícího dehet.
Byl vytvořen speciální hořák, ve kterém se vzduch mísí s plynem přesně v takovém poměru, který zajišťuje dokonalé spálení.

Spaliny neobsahují žádnou síru a pevné látky neobsahují více než 250 miligramů na metr krychlový, tedy méně, než povolují jakékoli normy. Díky tomu nedochází ke znečištění životního prostředí. Stanice nepotřebuje filtr na čištění spalin, bez kterého nelze dosáhnout tak malého množství prachu v kouři jiným způsobem spalování.

Teplárna Bioner může pracovat bez přítomnosti obsluhy – v automatickém režimu. Pomocí senzoru, který monitoruje hladinu paliva, je jeho přívod do generátoru automatizován; teplota vody v kotli určuje množství vzduchu zapojené do procesu zplyňování a tím reguluje výkon stanice a měření obsahu kyslíku ve spalinách slouží jako informace, která se používá k ovládání ventilátoru, který řídí vzduchu do hořáku plynového kotle. Všechny parametry, na kterých závisí provozní režim teplárny a její spolehlivost, jsou regulovány pomocí mikroprocesorové techniky.

Konstrukce generátoru a hořáku je taková, že umožňuje v případě potřeby snížit výkon na 10 % jmenovitého. Navíc můžete provoz stanice i bez úplného vypuštění vody ze systému pozastavit, například o víkendech, a poté ji poměrně rychle spustit. A spalování paliva, suššího než obvykle používaného, ​​umožňuje překročit výkon o 40 %. Tento široký rozsah nastavení zajišťuje optimální využití výkonu po celý rok. Teplárna má účinnost 85 % a více.

Pomocí zařízení Bioner je poměrně snadné přeměnit kotelny na topný olej na generátorový plyn. Náklady na takovou rekonstrukci jsou nesrovnatelné s úsporami, které vyplynou z nahrazení drahého topného oleje například dřevní štěpkou.

Plynový generátor Bioner se vyrábí s výkonem od 1 do 15 MW. Abychom si představili možnosti takových instalací, vezměme si jako příklad stanici s generátorem 5 MW. Při maximálním provozu 6 tisíc hodin ročně vyrobí tolik tepla, že vystačí pro domácí i užitkové potřeby obce s 5 tisíci obyvateli. K tomu by se musel spalovat topný olej – místo štěpky! -3 tisíce tun.

První plynová výtopna „Bioner“ o výkonu 5,2 MW byla postavena v roce 1981 ve Finsku. Zkušenosti z jeho provozu potvrdily, že dokáže spolehlivě fungovat bez obsluhy, vyznačuje se vysokými technickými a ekonomickými ukazateli a emisemi do životního prostředí jsou minimální.

Nejen z podzemí se těží hořlavý plyn, nezbytný pro vytápění domů, vaření, jako palivo pro automobily a další užitečná zařízení. Zdrojem tohoto cenného produktu může být palivové dříví, rašelina, dřevní odpad, uhlí a dokonce i některé druhy odpadků, například kusy starého linolea nebo odstraněné parkety, plasty nevhodné pro další použití atd. Chcete-li získat plyn tímto způsobem, budete muset zakoupit speciální zařízení nebo vyrobit plynový generátor vlastníma rukama. Jak si to postavit sami – o tom teď budeme mluvit.

Konstrukce a princip činnosti plynového generátoru na dřevo

Plynové generátory na dřevo se topí stejným způsobem jako běžné kotle. Navíc se tu a tam používá tuhé palivo – dřevo. Palivové dřevo, piliny, brikety nebo jiné palivo jsou umístěny v komoře umístěné ve spodní části plynového generátoru. Poté se oheň zapálí a klapka se otevře, aby se vytvořil průvan. Také byste měli věnovat pozornost skutečnosti, že klapka se otevírá pouze napůl, protože oheň může zhasnout. Důvodem je nadbytek přiváděného vzduchu.

Návrh a provozní schéma generátoru plynu

Konstrukce vyvíječe plynu je velmi jednoduchá, je založena na dvou komorách umístěných v jednom pouzdře. Palivo se spaluje ve spodní komoře a plyn se spaluje v horní komoře. Ohřátý vzduch neustále cirkuluje potrubím.

Spodní komora má speciální otvory pro nasávání studeného vzduchu. Při zahřátí stoupá a poté vstupuje do kanálu.

Pro získání hořlavého plynu ze dřeva je nutné zajistit speciální podmínky spalování. K tomu je do topeniště přiváděno malé množství kyslíku, což zabraňuje prostému spálení paliva. V tomto případě musí být teplota ve spalovací komoře velmi vysoká, více než 1100 stupňů.

Generátor na spalování dřeva byl úspěšně používán pro automobily již ve druhé světové válce. Dnes se tato myšlenka stále častěji vrací z důvodů ekologické bezpečnosti.

V důsledku toho vzniká směs hořlavých plynů, která se musí chladit. Poté plyn prochází řadou filtrů, aby se odstranila kyselina octová a mravenčí, popel, suspendované částice atd. Vyčištěný plyn se přivádí do směšovače, kde do něj vstupuje určité množství vzduchu. Tato směs plynu a vzduchu je vhodná pro další použití např. pro ohřev vody v topném okruhu nebo jako palivo pro spalovací motor. Pochopení principů fungování zařízení pomůže při vytváření generátoru dřevoplynu s vlastními rukama.

Vezměte prosím na vědomí, že existuje další typ generátoru plynu na spalování dřeva – pyrolýzní kamna. Produkuje také hořlavé plyny, které vstupují do sekundární spalovací komory, místo aby byly odstraněny pro další použití.

Obecně platí, že myšlenka generátoru plynu na dřevo není nová a v posledních letech ekologové obhajovali použití takových jednotek pro automobily. Následující video ukazuje úspěšnou zkušenost s vytvářením plynového generátoru pro automobily, který běží na dřevo.

Video: výroba a spuštění generátoru plynu

Výhody a nevýhody jednotky

Mezi výhody použití plynových generátorů je třeba poznamenat následující:

• poměrně vysoká účinnost, která může dosáhnout 80-95% (pro srovnání 60% účinnost u kotlů na tuhá paliva je považována za velmi dobrý úspěch);
• dlouhý proces spalování paliva, který eliminuje nutnost častého přikládání paliva (dřevo může hořet až 25 hodin, spalování uhlí může trvat až 5-8 dní);
• úplné spálení paliva, takže postup čištění popelové jámy a kouřovodu se provádí velmi zřídka;
• řízený proces spalování může být automatizován;
• během provozu se uvolňuje minimální množství škodlivých látek;
• náklady na vytápění domu jsou sníženy;
• Do topeniště můžete nakládat polena dlouhá až jeden metr;
• U některých modelů generátorů můžete použít čerstvě nařezané dřevo nebo dřevo s vlhkostí 50 %.

Schopnost automatizovat provoz zařízení, stejně jako materiály použité při jejich vytvoření, činí plynový generátor na dřevo bezpečnější než tradiční kotel na tuhá paliva.

Jako palivo pro plynový generátor můžete použít nejen palivové dřevo, ale také rašelinu, uhlí, piliny, staré parkety a další odpad

Tato jednotka má však také řadu nevýhod, které je třeba vzít v úvahu:

• Většina modelů využívá k přívodu vzduchu elektrický ventilátor, díky kterému lze zařízení považovat za energeticky závislé.
• Když výkon generátoru klesne o více než 50 %, spalování ztrácí stabilitu, což má za následek uvolňování dehtu, který znečišťuje kouřovod.
• Aby se zabránilo kondenzaci, musí být teplota tepelné úpravy udržována na 60 stupních nebo více.

Náklady na generátory nabízené průmyslovou výrobou jsou navíc téměř 2krát vyšší než náklady na pořízení kotle na tuhá paliva. Tyto náklady můžete výrazně snížit tím, že si jednotku vyrobíte sami.

Jak vyrobit plynový generátor na dřevo pro vytápění domu vlastníma rukama

Než začnete vyrábět plynový generátor s vlastními rukama, musíte se blíže podívat na jeho konstrukci a pochopit principy fungování.

Rozložení prvků a obrys jednotky

Jednotka se musí skládat z:

• pouzdro, ve kterém jsou uzavřeny zbývající prvky;
• bunkr, nazývaný také plnicí komora, do které se nakládá palivo;
• spalovací komora, ve které dochází k procesu spalování paliva při velmi vysokých teplotách;
• hrdlo spalovací komory, kde dochází k praskání pryskyřic;
• rozvodná skříň vzduchu se zpětným ventilem;
• kalibrační otvory nazývané tuyeres, které spojují střední část spalovací komory s rozvodnou skříní;
• rošt určený k podpoře uhlí;
• nakládací poklopy s utěsněnými kryty (horní a boční – pro nakládání paliva, spodní – pro odstraňování popela);
• výstupní potrubí plynu, ke kterému jsou přivařeny potrubí plynového potrubí;
• chladič, kterým se plyn ochlazuje na požadovanou teplotu;
• Filtry pro čištění plynu od nečistot.

Níže uvedený diagram ukazuje, jak jsou umístěny prvky generátoru plynu.

Toto schéma jasně ukazuje všechny součásti jednotky

Horký plyn produkovaný v generátoru může být použit k sušení paliva. K tomu musí být část plynového potrubí vedena v prstenci kolem spalovací komory a umístit ji mezi tělo zařízení a komoru pro plnění paliva. To vám umožní zvýšit účinnost zařízení. Nákres zařízení je uveden níže.

S výkresem bude mnohem snazší sestavit konstrukci

Protože provoz domácího generátoru pilin probíhá při vysokých teplotách, jsou na každý konstrukční prvek kladeny poměrně přísné požadavky. Těleso bývá svařeno z plechu, na spodní straně jsou připevněny malé kovové nožičky. Tradičně se vyrábí ve válcovém tvaru, ale neexistuje žádné pravidlo, které by neříkalo, že nemůže mít obdélníkovou konfiguraci.

Tento diagram jasně ukazuje konstrukční vlastnosti plynového generátoru spalujícího dřevo. Plyny opouštějící spalovací komoru se mísí se vzduchem, ochlazují se a následně procházejí finálním čištěním

Etapy prací na montáži ocelové jednotky

K výrobě násypky by měla být použita nízkouhlíková ocel. Je instalován uvnitř krytu a zajištěn šrouby. Víko násypky potřebuje těsnění. Často se k tomu používá azbest, který je však považován za zdraví nebezpečný, proto byste si měli pořídit těsnění vyrobená z jiného tepelně odolného materiálu.

Ve spodní části bunkru je instalována spalovací komora ze žáruvzdorné oceli a ke komoře je připevněno hrdlo. Tělo je odděleno od hrdla těsnící azbestovou šňůrou nebo jiným izolantem.

Řemeslníci, kterým se podařilo vyrobit domácí plynový generátor, poznamenávají, že jako spalovací komoru je vhodné použít plynovou láhev, novou nebo použitou. V druhém případě existuje nebezpečí vznícení zbývajícího plynu při odříznutí horní části válce. Aby se tomu zabránilo, měla by být plynová láhev naplněna vodou a poté začít pracovat.

Rozvodná skříň vzduchu je instalována mimo skříň generátoru plynu. Aby samočinný generátor plynu na dřevo správně fungoval, měl by být na výstupu z krabice instalován zpětný ventil, aby se zabránilo úniku plynu ze zařízení tímto otvorem. Před box můžete umístit ventilátor, který pumpuje vzduch. Tato konstrukce umožňuje používat ke spalování i čerstvě nařezané dřevo, jehož vlhkost přesahuje 50 % (norma pro kotle na tuhá paliva je 20 %)

Plynový generátor na dřevo si můžete vyrobit z různých vhodných materiálů, například z kovového sudu nebo staré plynové láhve

Rošt je nejčastěji litinový. Pro zjednodušení postupu čištění je střední část roštu pohyblivá, ovládaná speciální pákou. Důležitým prvkem nakládacího poklopu je pružina tlumící nárazy, která vám umožní zvednout kryt poklopu v případě nadměrného nahromadění plynu v bunkru.

Domácí plynový generátor z válce nebo sudu

Hlaveň funguje jako spalovací komora

Pro výrobu kotle je vhodný jakýkoli sud, můžete dokonce použít prázdnou plynovou láhev nebo ji vyrobit sami pomocí svařování a ocelového plechu. Tloušťka plechu by zpravidla neměla být větší než deset milimetrů. Budete potřebovat kroužky, které budou sloužit jako hrubý plynový filtr a trubky, které budou sloužit jako přívody studeného vzduchu. Dále je nutné zvážit odvod kondenzátu, aby se nehromadil na dně kotle. Tento problém se nejčastěji řeší instalací vypouštěcího ventilu.

Plynové generátory vyrobené v továrně stojí hodně. Proto si je nemůže dovolit každý. Řemeslníci raději vyrábějí kotle sami podle následujících kroků:

1. Svařte válec z ocelového plechu a připevněte nohy. Tělo je připraveno.
2. Vytvořte násypku a připevněte ji k horní části kotle pomocí šroubů. Pro výrobu této součásti lze použít méně uhlíkové oceli.
3. Vytvořte spalovací komoru z plynové láhve.

Před řezáním válec naplňte vodou, protože zbytkový plyn se může hromadit nahoře.

V domě mohou být instalovány malé plynové generátory na dřevo, protože při nakládání nehrozí hromadění nečistot a palivo lze skladovat vedle kotle.

Velké jednotky by měly být instalovány venku co nejblíže skladovacímu prostoru přírodního palivového materiálu. V takové situaci je možné dopravit palivové dříví do zařízení bez větších nepříjemností. Navíc při umístění kotle na dvoře bude možné zabránit kontaminaci místnosti popelem a nečistotami.

Pokud je generátor plynu umístěn na ulici, pak pro snadné připojení by potrubí k topnému kotli mělo být položeno na zem.

Video: plynový generátor pro vytápění

Tipy pro spuštění a provoz zařízení

Před spuštěním vyvíječe plynu je nutné vyčistit spalovací komoru od popela. Zkontrolujte otevření komínové klapky – měla by být napůl otevřená. Poté se dřevo položí a zapálí. Tyto akce jsou podobné jako u vytápění konvenčními domácími kamny.

Pro zvýšení životnosti zařízení se doporučuje pravidelně čistit spalovací komoru a komíny. Pokud se tak nestane, velmi brzy dojde k selhání jednoho z prvků generátoru plynu v důsledku přehřátí. Pro sledování teploty jsou v horní části kotle a uprostřed potrubí instalována čidla.

Důležitou roli hraje také těsnění. Vzhledem k tomu, že pronikání vlhkosti může vést k uhašení ohně, a přebytečný vzduch sníží tlak v systému.

Aby váš domácí plynový generátor na dřevo správně fungoval, je nutné upravit přívod vzduchu, odvod plynu a další procesy. Při výrobě jednotky je nejlepší použít výkresy založené na technických výpočtech, které berou v úvahu ukazatele, jako je oblast spalování paliva atd.

Někteří řemeslníci vyšli ze situace jiným způsobem: vytvořili kopii generátoru plynu, který již úspěšně funguje, přesně dodržující všechny proporce. Hotový generátor plynu na dřevo lze instalovat jak mimo obytný dům, tak i v suterénu.