Principio de funcionamiento del generador de gas

En busca de una fuente alternativa de energía, se entendió que no es necesario extraer gas en minas para luego quemarlo en calderas y motores de combustión interna, se puede extraer gas combustible de los desechos de producción y de la madera. Un generador de gas o como también se le llama generador de gas al quemar combustible local: leña, turba, carbón vegetal, aserrín y otros desechos de madera, así como a veces otros residuos orgánicos, son capaces de emitir / generar gases inflamables como CO, CH4 , H2 y otros. Hay varias opciones para usar el gas obtenido, pero en cualquier caso, cada dispositivo se basa en el principio de un generador de gas. Cómo funciona el generador de gas, en qué elementos consta, así como qué procesos tienen lugar en su interior, lo contaremos en este artículo. También consideraremos opciones para el uso posterior del gas obtenido y los lugares donde se pueden instalar tales unidades..

Entonces, ¿cuáles son las opciones para utilizar el gas obtenido en el generador de gas??

Primero, el gas combustible se dirige a la estufa de gas en la cocina y se usa para cocinar. El segundo gas combustible se quema inmediatamente en una caldera de calefacción de pirólisis con un generador de gas, respectivamente, se usa para calentar una casa o invernaderos. Por cierto, tales calderas se pueden llamar caldera de gas de leña, caldera de pirólisis de combustible sólido, caldera de gas de leña. Todos ellos se pueden utilizar tanto para necesidades domésticas como para calentar grandes industrias y talleres o empresas. En tercer lugar, el gas combustible puede dirigirse a un motor de combustión interna que impulsa una estación de bombeo o un generador de electricidad. Un generador de gas de leña le permite recibir electricidad en aquellas regiones donde no es posible colocar líneas eléctricas, colocar un gasoducto y es difícil suministrar gas en cilindros. Además de la autonomía, los generadores de gas tienen otras ventajas, que revelaremos a continuación..

Ventajas y desventajas de los generadores de gas

Como ejemplo, considere las ventajas y desventajas de las calderas de calefacción de gas. Las calderas de pirólisis pertenecen a la categoría de combustible sólido, pero difieren significativamente de las estufas convencionales de leña o carbón, donde tiene lugar el proceso de combustión normal..

Ventajas de las calderas de gas:

• La eficiencia de las calderas de gas está en el rango de 80 a 95%, mientras que la eficiencia de una caldera de combustible sólido convencional rara vez supera el 60%..
• Proceso de combustión regulado en una caldera generadora de gas: una pastilla de leña puede arder de 8 a 12 horas, en comparación, en una caldera convencional, la combustión dura de 3 a 5 horas. En las calderas generadoras de gas con combustión superior, la combustión de leña dura hasta 25 horas y el carbón puede arder de 5 a 8 días..
• El combustible se quema por completo, por lo que no es necesario limpiar el cenicero y el conducto de humos con frecuencia..
• Debido al hecho de que el proceso de combustión se puede regular (la potencia se regula en el rango de 30 – 100%), el funcionamiento de la caldera se puede automatizar, por ejemplo, gas o combustible líquido..
• La emisión de sustancias nocivas a la atmósfera desde el generador de gas es mínima..
• Las calderas generadoras de gas son más económicas que las calderas convencionales.
• El combustible para generadores de gas no tiene que secarse al 20% de contenido de humedad, existen modelos de calderas en los que se puede utilizar madera con hasta un 50% de contenido de humedad e incluso madera recién cortada..
• Posibilidad de cargar troncos no cortados en la caldera de hasta 1 m de largo e incluso más.

• Además de la leña y los desechos de la industria de la madera, las calderas de pirólisis pueden reciclar caucho, plástico y otros polímeros..
• La alta seguridad de la caldera en comparación con una caldera de combustible sólido convencional está garantizada por la automatización y los materiales con los que está hecha la unidad, y en particular la cámara de combustión..

Si hablamos de generadores de gas que se utilizan para generar electricidad, entonces tienen exactamente las mismas ventajas, como respeto al medio ambiente, economía, alta eficiencia, alto octanaje 110-140, versatilidad en términos del combustible utilizado y alta eficiencia en invierno. ..

Desventajas de las calderas de gas.:

• El precio de un generador de gas es de 1,5 a 2 veces más alto que el de una caldera de combustible sólido convencional..
• La mayoría de los generadores de gas son volátiles, ya que se usa un ventilador para aspirar aire, pero también hay modelos que pueden funcionar sin electricidad..
• Si usa una caldera de gas a una potencia inferior al 50%, se observa una combustión inestable, como resultado de la precipitación de alquitrán, que se acumula en el conducto..
• La temperatura de retorno de la calefacción no debe ser inferior a 60 ° С, de lo contrario se derramará condensación en el conducto de humos..
• Por lo general, los generadores de gas exigen el contenido de humedad del combustible, pero como ya se mencionó anteriormente, hay modelos en los que incluso se puede quemar madera recién cortada..

No se han identificado otras desventajas significativas de los generadores de gas..

Por cierto, los generadores de gas no son una invención tan nueva. A mediados del siglo pasado, cuando la mayoría de los recursos petrolíferos de Alemania entraron en servicio, la leña se utilizaba como combustible para los automóviles. Incluso los camiones estaban equipados con generadores de gas. Las unidades modernas no han ido demasiado lejos en su diseño, pero, sin embargo, se han mejorado a fondo..

El principio de funcionamiento de un generador de gas – generador de gas.

En un generador de gas o un generador de gas, el gas combustible se produce a partir de combustibles sólidos. El secreto principal es que se suministra aire a la cámara de combustión, cuyo volumen es insuficiente para la combustión completa del combustible, mientras que se observa una temperatura alta de aproximadamente 1100-1400 ° C. El gas resultante se enfría y se envía a un consumidor o un motor de combustión interna, si, por ejemplo, se planea producir electricidad. Consideraremos con más detalle el principio de funcionamiento del generador de gas a continuación, especificando qué proceso en qué elemento de la unidad ocurre..

Dispositivo generador de gas de madera

Considere el dispositivo de un generador de gas para uso doméstico. Me gustaría señalar de inmediato que las calderas de pirólisis con un generador de gas difieren del esquema propuesto, ya que la combustión del gas ocurre dentro de la caldera en la segunda cámara de combustión. Solo consideraremos el generador de gas en sí, a la salida de la cual se obtiene el gas combustible..

Diagrama del generador de gas:

Carcasa del generador de gas fabricado en chapa de acero y soldado. La forma de cuerpo más común es cilíndrica, pero bien puede ser rectangular. La parte inferior y las patas están soldadas a la parte inferior del cuerpo, sobre la que se colocará el generador de gas..

Búnker o cámara de llenado Sirve para cargar combustible en el interior del generador de gas. También tiene forma cilíndrica y está hecho de acero dulce. La tolva está instalada dentro del cuerpo del generador de gas y está atornillada. La tapa de la escotilla que conduce al búnker tiene un sello o junta de amianto en los bordes. Dado que el amianto está prohibido para su uso en locales residenciales, existen modelos de generadores de gas, cuyos sellos de cubierta están hechos de un material diferente..

La cámara de combustión está ubicado en la parte inferior de la tolva y está hecho de acero resistente al calor, a veces la superficie interna de la cámara de combustión está terminada con cerámica. El combustible se quema en la cámara de combustión. En su parte inferior se produce el agrietamiento de las resinas, para lo cual hay un cuello fabricado en acero al cromo resistente al calor. Entre el cuerpo y el cuello hay una junta, un cordón de sellado de amianto. En el medio de la cámara de combustión hay lanzas de aire. Las toberas son orificios calibrados que se conectan a una caja de distribución de aire que está expuesta a la atmósfera. Las lanzas y la caja de conexiones también están hechas de acero resistente al calor. Se instala una válvula de retención en la salida de la caja de distribución de aire, que evita el escape de gas combustible del generador de gas. Para aumentar la potencia del motor o poder utilizar leña con alta humedad (más del 50%), frente a la caja de distribución de aire, puede instalar admirador, que forzará el aire dentro.

Rallar Sirve para sostener brasas. Está ubicado en la parte inferior del generador de gas. La ceniza de los carbones quemados cae a través de los orificios de la rejilla hacia el cenicero. Para que la rejilla se pueda limpiar de escoria, su parte central se hace móvil. Se proporciona una palanca especial para girar la rejilla de hierro fundido..

Escotillas de carga equipado con tapas herméticamente selladas. Por ejemplo, la trampilla de carga superior se pliega horizontalmente y está sellada con un cordón de amianto. En el soporte de la cubierta hay un amortiguador especial, un resorte que levanta la cubierta en caso de presión excesiva dentro de la cámara. También hay dos escotillas de carga en el costado del casco: una en la parte superior para agregar combustible al área de recuperación, la segunda en la parte inferior para eliminar las cenizas. El muestreo de gas se realiza en la zona de recuperación, por lo tanto, con mayor frecuencia en la parte superior del generador de gas, pero también es posible eliminar el gas de la parte inferior de la unidad. El gas se lleva a través de la tubería de derivación a la que se sueldan las tuberías del gasoducto. No es necesario retirar inmediatamente el gas fuera de la carcasa del generador de gas, mientras está caliente, se puede usar para calentar y secar leña u otro combustible en la cámara de carga. Para ello, la tubería de gases de escape se encamina alrededor de la cámara, entre la carcasa del generador de gas y el búnker..

Filtro ciclónico y filtro fino ubicado detrás de la carcasa del generador de gas. Están hechos de tubos llenos de elementos filtrantes..

Antes de entrar en el filtro fino, el gas pasa por enfriador. Y después del filtro fino, el gas purificado ingresa al mezclador, donde se mezcla con el aire. Y solo entonces la mezcla de gas y aire ingresa al motor de combustión interna..

Más claramente, la secuencia de movimiento del gas combustible después de que ha salido del generador de gas se muestra en el diagrama a continuación..

La leña u otro combustible se quema en la cámara de combustión, oxidado por el aire que ingresa a la cámara de combustión a través de las toberas de la caja de distribución de aire. El gas combustible resultante ingresa al filtro Cyclone, donde se limpia. Luego se enfría en un filtro grueso. Luego, el gas ya enfriado ingresa al filtro fino y luego al mezclador. Desde el mezclador, la mezcla resultante ingresa al motor..

El proceso de conversión de combustible en gas.

Y, sin embargo, ¿cómo se produce el gas a partir del combustible sólido? En el interior del generador de gas se produce un determinado proceso de transformación, que se divide en varias etapas que se desarrollan en distintas zonas:

Zona de secado ubicado en la parte superior de la tolva. Aquí la temperatura es de unos 150-200 ° C. El combustible se seca con gas caliente, que se mueve a través de una tubería anular, como se describió anteriormente..

Zona de destilación seca ubicado en el medio del búnker. Aquí, sin acceso al aire y a una temperatura de 300 – 500 ° C, el combustible se carboniza. Los ácidos, resinas y otros elementos de la destilación seca se desprenden de la madera..

Zona de combustión ubicado en el fondo de la cámara de combustión en la zona donde se ubican las toberas por donde ingresa el aire. Aquí, cuando se suministra aire y una temperatura de 1100-1300 ° C, el combustible carbonizado y los elementos de destilación secos se queman, lo que resulta en la formación de gases CO y CO2..

Zona de recuperación se encuentra por encima de la zona de combustión entre la parrilla y la zona de combustión. Aquí, el gas CO2 se eleva, pasa a través del carbón caliente, interactúa con el carbono (C) del carbón y se forma gas CO en la salida: monóxido de carbono. Este proceso también involucra la humedad del combustible, por lo tanto, además de CO, se forman CO2 y H2..

Las zonas de combustión y recuperación se denominan zonas de gasificación activa. Como resultado, el gas generador consta de varios componentes:

• Gases inflamables: CO (monóxido de carbono), H2 (hidrógeno), CH4 (metano) y СnНm (hidrocarburos insaturados sin resinas).
• Lastre: CO2 (dióxido de carbono), О2 (oxígeno), N2 (nitrógeno), H2O (agua).

El gas resultante se enfría a temperatura ambiente, luego se purifica a partir de ácido fórmico y acético, cenizas, partículas suspendidas y se mezcla con aire..

Tipos de generadores de gas

Hay tres tipos de generadores de gas: proceso de generación de gas directo, inverso y horizontal.

Generadores de gas de proceso directo Puede quemar carbón, semicoque y antracita – combustible no bituminoso. La diferencia estructural de este tipo de unidades es que el aire entra por la rejilla desde abajo y el gas se toma desde arriba. En los generadores de gas de proceso directo, la humedad del combustible no ingresa a la zona de combustión, por lo que se suministra a propósito. Enriquecer el gas del generador con hidrógeno del agua aumenta la potencia del generador..

Generadores de gas volcados o proceso inverso están destinados a la quema de combustibles resinosos: leña, carbón vegetal y desechos. Su diferencia constructiva es que se suministra aire a la parte media, a la zona de combustión, y la entrada de gas se realiza debajo de la zona de combustión, en el cenicero. Normalmente, en este tipo de unidad, el gas caliente sangrado se utiliza para calentar el combustible en el búnker..

Generadores de gas horizontales o proceso tranversal La gasificación se caracteriza por el hecho de que el aire en ellos se suministra desde el costado, en la parte inferior del cuerpo, y se suministra con una alta velocidad de soplado a través de las toberas. El muestreo de gas se realiza frente a la lanza a través de la rejilla de muestreo de gas. La zona de gasificación activa en el gasificador de proceso horizontal es muy pequeña y se concentra entre el extremo de la lanza y la rejilla de muestreo de gas. El tiempo de puesta en marcha de un generador de este tipo es mucho más corto y también se adapta fácilmente a los modos de funcionamiento cambiantes..

Ubicación de la instalación del generador de gas

Los generadores de gas y las calderas de calefacción de generadores de gas se pueden instalar tanto dentro de locales residenciales, por ejemplo, en sótanos y sótanos, como en exteriores..

Las llamadas calderas de pellets se instalan con mayor frecuencia en la casa, ya que su carga no está asociada con una gran cantidad de basura, y también las bolsas de pellets pesan un poco y se pueden almacenar en algún lugar cerca de la caldera..

Los generadores de gas de leña, y especialmente los generadores de gas de leña de gran longitud, tienen sentido para instalarlos en la calle cerca del lugar donde se almacena la leña. Así será posible llevar leña en carretilla directamente a la caldera o generador de gas y no bajarlos al sótano de la casa. La caldera exterior elimina la suciedad y las cenizas del sótano. Esto es especialmente cierto para las casas de madera, donde existen mayores estándares de seguridad contra incendios. La carcasa exterior de la caldera está hecha de acero inoxidable, que no se corroe. Además, las calderas están aisladas con aislamiento térmico a granel para que la temperatura ambiente afecte mínimamente el proceso de gasificación y la velocidad de arranque de la caldera. El sistema de control está alojado en una carcasa de acero debajo de una cubierta para evitar que la precipitación caiga sobre él. La chimenea tiene paredes dobles. Si está interesado en cómo conectar un generador de gas, si está en la calle, entonces la respuesta es simple: las tuberías se colocan en el suelo para que se enfríen mínimamente, si se trata de una caldera de calefacción. Las tuberías de calefacción van a la parte inferior de la caldera y la caldera en sí está instalada para que no se congele durante las pausas prolongadas en uso..

Por cierto, como ya se señaló, la duración del proceso de combustión del combustible en la caldera puede ser de 12 horas y hasta 25 horas. Dependiendo de la potencia de la caldera y del área de la habitación climatizada, deberá calentarse una vez cada dos días y, a veces, una vez a la semana. Para mantener el calor generado por la caldera durante un período tan largo, se utiliza un acumulador de calor.

Generador de gas de leña de bricolaje

No hay nada súper complicado en hacer un generador de gas con tus propias manos. Muchas personas usan una unidad de este tipo para necesidades domésticas o la instalan en un automóvil. Antes de comenzar a fabricar un generador de gas usted mismo, debe familiarizarse con el principio de funcionamiento y elegir un esquema operativo adecuado para usted..

Necesitará: un barril, tuberías o una batería de radiador vieja, filtros para purificación de gas fino y grueso, un ventilador. Por otro lado, el conjunto de elementos puede ser muy diferente, todo depende de la imaginación del intérprete..

Vea un ejemplo de video de un generador de gas de fabricación propia a continuación..

Diagrama del generador de gas:

En Internet, puede encontrar fotos y dibujos para la instalación de generadores de gas y calderas de pirólisis. Incluso hay artesanos que toman como base una caldera probada lista para usar y la repiten por completo en casa. Resulta mucho mas barato.

Diagrama de la caldera del generador de gas:

La diferencia entre una caldera de pirólisis y un generador de gas convencional es que consta de dos cámaras de combustión: una quema combustible y produce gas y la otra quema gas y contiene un intercambiador de calor. Ya hemos examinado el dispositivo y el principio de funcionamiento del generador de gas, agregue solo la segunda cámara de combustión, que debe ubicarse en la parte superior, y el intercambiador de calor en la parte superior. A veces, el intercambiador de calor se encuentra a un lado. Además, no te olvides de los diferentes tipos de generadores de gas, para que la segunda cámara de combustión pueda ubicarse no solo en la parte superior.

Al ensamblar la chimenea, intente ensamblarla en una secuencia opuesta al movimiento del humo, para que las cosas menos desagradables se asienten en sus paredes. Es mejor hacer que la chimenea se desmonte fácilmente para que pueda limpiarse fácil y rápidamente. El espacio alrededor de la caldera de calefacción debe estar libre, ya que se calienta durante el funcionamiento. Después de instalar la caldera, deberá estudiar sus “hábitos” y elegir el modo de funcionamiento óptimo para usted, en el que todas las resinas se queman..

Me gustaría señalar que el generador de gas puede considerarse no solo como un quemador de leña útil, sino también como una unidad de eliminación de desechos. Puede quemar los restos de linóleo, bolsas, bolsas, caucho, botellas de plástico y otros desechos domésticos..