Kako napraviti plinski generator vlastitim rukama: značajke izrade samogradnog uređaja

Plinski generator – aparat za proizvodnju plina iz ugljena, drva, otpada od obrade drveta i drugih materijala. Proizvedeno gorivo može zamijeniti tradicionalno ugljikovodično gorivo – prirodni plin za grijanje domova i benzin za automobile.

Glavna ideja korištenja takvog agregata – ušteda na troškovima goriva. Stalno poskupljenje benzina, propana i metana tjera domaće majstore da traže alternativne načine dobivanja goriva.

Da biste napravili plinski generator vlastitim rukama, potrebno je razumjeti njegovu strukturu i način rada.

Objasnit ćemo kako se odvija pretvorba krutog goriva u zapaljivi plin, označiti konstrukcijske značajke agregata i dati primjere samostalne montaže jednostavnih uređaja. Za bolje usvajanje informacija, članak smo dopunili preglednim shemama, fotografijama i videozapisima.

Plinski generator: struktura i način rada

Plinskim generatorom naziva se uređaj koji pretvara tekuće ili kruto gorivo u plinovito stanje za daljnje izgaranje radi dobivanja topline.

Varijante goriva za generatorski sustav

Agregati koji rade na lož ulje ili otpadno ulje imaju složeniju konstrukciju od modela koji koriste različite vrste ugljena ili drva.

Stoga se najčešće susreću generatori plina na kruto gorivo – blago, gorivo za njih je dostupno i jeftino.

Kao kruto gorivo u plinskom generatoru koriste se:

• drveni, smeđi i kameni ugljen;
• gorivi peleti od drvnog otpada;
• slama, piljevina i drva;
• tresetni briketi, koks;
• ljuske sjemenki.

Posebno štedljivi vlasnici vlastoručno pripremaju brikete od piljevine.

Generacija plina moguća je iz svih ovih vrsta goriva. Oslobađanje energije ovisi o kaloričnoj vrijednosti različitih vrsta goriva.

Štoviše, topline od izgaranja sirovine u plinogeneratoru dobiva se više nego korištenjem krutog goriva u kotlovima. Ako je učinkovitost običnog kotla na drva u raspnu 60–70%, tada kod plinogeneratornog kompleksa pokazatelj doseže 95%.

Ali ovdje treba uzeti u obzir jednu nijansu. Kotao izgara gorivo za zagrijavanje vode, a generator plina samo proizvodi gorivo. Bez grijača, peći ili motora s unutarnjim izgaranjem, korist od samogradnog plinogeneratora bit će nula.

Dobiveni plin mora se odmah koristiti – nakupljati ga u bilo kojem spremniku ekonomski je neisplativo. Za to će se morati montirati dodatna oprema koja ovisi o napajanju električnom energijom.

U sovjetsko vrijeme plinogeneratori su se koristili čak i za rad kamiona; proizvedenog plina sasvim je dovoljno za rad motora s unutarnjim izgaranjem.

Što se događa unutar plinskog generatora

U osnovi rada generatora plina nalazi se piroliza krutog goriva, koja se odvija pri visokim temperaturama i niskom sadržaju kisika u ložištu. Unutar plinogenerirajućeg uređaja istodobno se odvija nekoliko kemijskih reakcija.

Shema industrijskog plinskog generatora predstavlja prilično složenu instalaciju s mnoštvom zasebnih uređaja, u svakom od kojih se odvija vlastita operacija (+).

Tehnološki, proces generiranja gorivog plina dieli se na tri uzastopno odvijajuće faze:

1. Termička razgradnja goriva. Proces se odvija u uvjetima manjka kisika, kojeg se u reaktor dovodi samo trećinu od potrebnog za uobičajeno izgaranje.
2. Pročišćavanje dobivenog plina. U ciklonu (suhom vrtložnom filtru) provodi se filtracija plinskog oblaka od hlapljivih čestica pepela.
3. Hlađenje. Dobivena plinska smjesa hladi se i podvrgava dodatnom pročišćavanju od nečistoća.

Zapravo, u bloku samog plinogeneratora događa se upravo prvi proces – piroliza. Sve ostalo je priprema plinske smjese za daljnje izgaranje.

Pirolizna komora samogradnog plinogeneratora dijeli se na spremnik s krutim gorivom (1), ložište (2) i posudu za pepeo (3).

Na izlazu iz postrojenja za proizvodnju plina dobiva se goriva smjesa ugljičnog monoksida, vodika, metana i drugih ugljikovodika.

Također, ovisno o gorivu koje se koristi pri pirolizi, dodaju im se u različitim količinama voda u obliku pare, kisik, ugljični dioksid i dušik. Po opisanom principu funkcioniraju i pirolizni kotlovi za grijanje, koji pokazuju visoku učinkovitost.

Značajke rada različitih pretvarača

Plinski generatori prema konstrukciji i tehnologiji unutarnjih procesa mogu biti:

• izravni;
• obrnuti;
• horizontalni.

Razlikuju se po točkama dovoda zraka i izlaza generiranog plina.

Izravni proces odvija se potiskivanjem zračne mase odozdo i izlazom zapaljive smjese na vrhu konstrukcije.

Obrnuta varijanta podrazumijeva dovod kisika izravno u zonu oksidacije. Pritom je ona u plinskom generatoru najtoplija.

Samostalno napraviti ubrizgavanje u nju dovoljno je teško, stoga se takav princip rada primjenjuje samo u industrijskim postrojenjima.

Kod izravnog plinskog generatorskog procesa na izlazu nastaje velika količina smola i vlage, obrnuti je previše složen za izvedbu vlastitim rukama, a horizontalni ima smanjenu produktivnost, ali izuzetno jednostavnu konstrukciju (+).

U horizontalnom plinskom generatoru izlazni priključak s plinom smješten je neposredno iznad rešetke u zoni kombinacije reakcija oksidacije i redukcije. Ova konstrukcija je najjednostavnija za samostalnu izvedbu.

Prednosti i nedostaci plinskih generatora

Kućanski plinski generator tvorničke izrade košta 1,5–2 puta skuplje od običnog kotla na kruto gorivo. Vrijedi li trošiti novac na to «čudo tehnike»?

Među prednostima korištenja plinskih generatora navode se:

• potpuno izgaranje goriva stavljenog u ložište i minimalna količina pepela;
• relativno visoka učinkovitost pri zajedničkom radu s motorom s unutarnjim izgaranjem ili plinskim kotlom;
• širok izbor krutog goriva;
• jednostavnost rukovanja i nedostatak potrebe za stalnim praćenjem rada uređaja;
• vremenski interval između ponovnih punjenja ložišta – do jednog dana na drvima i do tjedan dana na ugljenu;
• mogućnost korištenja neosušene drvne mase – vlažna sirovina može se koristiti samo u nekim modelima plinskih generatora;
• ekološka prihvatljivost uređaja – ispušne cijevi kod ovog uređaja nema, sav generirani plin izravnim tokom ide u komoru za izgaranje motora ili kotla.

Kod korištenja vlažnih drva generator će raditi, ali će se proizvodnja plina pritom smanjiti za 20–25%. Pad produktivnosti nastaje zbog isparavanja prirodne vlage iz drva.

To dovodi do sniženja temperature u ložištu, što usporava proces pirolize. Cjepanice je najbolje temeljito osušiti prije punjenja u piroliznu komoru. Industrijski uređaji su potpuno automatizirani, a dovod goriva u njih vrši se pužnim transporterom iz obližnjeg spremnika.

Plinogenerator izrađen vlastitim rukama ne pruža takvu autonomnost, ali je i on dovoljno jednostavan za rukovanje. Potrebno ga je samo povremeno napuniti gorivom do vrha.

Radne temperature u plinogeneratoru dosežu vrijednosti od 1200–1500 °C, a njegovo kućište mora biti izrađeno od materijala koji podnose takva opterećenja.

Nedostataka plinogeneratora je manje, ali oni postoje:

• slaba mogućnost regulacije količine proizvedenog plina – pri sniženju temperature u ložištu piroliza prestaje i umjesto zapaljive plinske smjese na izlazu nastaje smjesa smola;
• glomaznost postrojenja – čak i samostalno izrađeni plinogenerator srednje snage od 10–15 kW zauzima prilično velik prostor;
• trajanje paljenja – prije nego što reaktor proizvede prvi plin proći će 20–30 minuta.

Nakon “zagrijavanja” generator stabilno daje određenu količinu plinske smjese koju je potrebno spaliti ili ispustiti u zrak. Da biste izradili ovaj uređaj vlastitim rukama, bit će potrebne čvrste plinske boce ili debeli čelik, a to nije mali novac. No sve se to isplati zbog ekonomičnosti generatora i jeftinoće početnog goriva.

Dio modela plinogeneratora opremljen je ventilatorom za puhanje zraka, a drugi nisu. Prva varijanta omogućuje povećanje snage postrojenja, ali ga vezuje za električnu mrežu. Ako je potreban mali generator za pripremu hrane u prirodi, možete se zadovoljiti kompaktnim uređajem bez zračnog puhala.

Većina samostalno izrađenih plinogenerirajućih postrojenja radi zahvaljujući prirodnom nacrtu.

Prijenosni plinogenerator snage 2,4 kW, koji radi na drva, omogućuje bez problema pripremiti ručak izvan grada, daleko od civilizacije (+)

Za grijanje privatne kuće bit će potreban snažniji i energetski ovisan uređaj. Međutim, u tom slučaju potrebno je voditi računa o rezervnom električnom generatoru, kako u slučaju kvara na mreži ne biste ostali bez opskrbe električnom energijom i bez grijanja.

Radni sklopovi domaćeg agregata

Da biste razumjeli kako izraditi plinogenerator na kruto gorivo vlastitim rukama, morate jasno predočiti njegovu konstrukciju. Svaki od elemenata ima svoju namjenu, čak i nedostatak jednog od njih nije dopušten.

Unutar kućišta samostalno izrađenog plinskog generatora mora se nalaziti:

• spremnik za kruto gorivo na vrhu uređaja;
• pirolizna komora, gdje se odvija proces tinjanja;
• razvodnik zraka s povratnim ventilom;
• rešetke s pepeljarom;
• izlazna cijev za proizvedeni plin;
• filtri za čišćenje.

U domaćem generatoru na drva stvara se dovoljno visoka temperatura, stoga se na svaki njegov element postavljaju strogi zahtjevi. Za tijelo se koristi čvrsti čelični lim, a svi unutarnji dijelovi odabiru se što više vatrootporni.

Kako bi se osigurala nepropusnost otvora za punjenje goriva u zatvorenom stanju, poklopcu će trebati brtva. Najjeftiniji materijal za to je azbest. Međutim, nije bezopasan za ljudsko zdravlje; bolje je potražiti u trgovini posebne vatrootporne brtve na bazi silikona ili silikata.

Plinovi stvoreni u komori za izgaranje prvo se miješaju sa zrakom i hlade, a zatim prolaze pročišćavanje u filtru od ekspandirane gline ili piljevine (+)

Tijelo može biti cilindričnog ili pravokutnog oblika. Često se radi pojednostavljenja rada uzme par boca za prirodni plin ili željeznih bačvi. Jednu od rešetki na dnu ložišta zavare "čvrsto", a drugu se ugrađuje tako da se može pomicati. To je potrebno za čišćenje od troske i pepela.

Razvodni sklop zraka nalazi se s vanjske strane tijela. On osigurava dovod potrebnih količina kisika u ložište, ali pritom zahvaljujući povratnom ventilu ne ispušta iz njega zapaljive plinove.

Tehnologije izrade plinskog generatora

Samostalno napraviti plinski generator moguće je na nekoliko načina. Izbor ovdje ovisi o dostupnosti materijala i daljnjem korištenju dobivenog plina.

Varijanta #1: Primjer izgradnje aparata na ugljen

Pogledajmo primjer izrade korisne domaće naprave od metalne kante s poklopcem. Prvo pripremimo agregat koji će prerađivati plin dobiven iz uređaja u električnu energiju.

Nakon pripreme potrošača za predstojeći rad, može se pristupiti izgradnji samog plinskog generatora.

Cijev koja odvodi plin iz uređaja mora se opremiti filterom jer tijekom izgaranja ugljen oslobađa mnogo fine suspenzije i prašine.

Nakon dovršetka izrade domaćeg plinskog generatora, potrebno ga je provjeriti u radu.

Varijanta #2: Plinski generator od dvjestolitarskih bačvi

Za domaći plinski generator od bačvi potrebna su dva spremnika od 200 l. Jedan se umeće u drugi za dvije trećine.

Prostor nastao na dnu koristit će se kao komora za izgaranje, a gornji dio idealno će poslužiti kao spremnik za drva ili pelete.

Unutar kućišta od bačve odvijat će se tinjanje uz stvaranje plina, a vani u cilindru starog aparata za gašenje požara u filtru za čišćenje on će se čistiti od nezapaljivih primjesa.

Sa strane, na razini sekcije pirolize, zavaruje se cijev presjeka 50 mm za potiskivanje zraka, a bliže poklopcu – odvodna cijev za plin. Na dnu unutarnje bačve izrezuje se otvor za ulazak goriva u komoru za izgaranje, a na dno vanjske bačve pričvršćuje se vratašca za puhalo.

Preostaje još samo napraviti filtre za čišćenje plinske smjese prije njezina prijenosa u kotao za grijanje vode. Za to će biti potrebni rabljeni aparati za gašenje požara ili odsječci cijevi slične veličine.

Odozgo se čvrsto zatvaraju, a odozdo se zavaruje konusni nastavak na čijem se kraju nalazi spojnica za uklanjanje pepela. Zatim se sa strane urezuje priključak za dovod plinske smjese na čišćenje, a u poklopac – odvod za već filtrirani plin.

Primarno čišćenje plina od čestica čađe i pepela odvija se pomoću centrifugalnih sila u vanjskom filtru za grubo čišćenje (+)

Dalje, radi snižavanja temperature zapaljivog plina izrađuje se radijator za hlađenje od nekoliko cijevi promjera 10 cm. One se međusobno spajaju malim priključcima.

Za konačno čišćenje plina ugrađuje se još jedan filtar s ekspandiranom glinom, malim metalnim podloškama ili piljevinom unutra. Korištenje posljednjeg materijala dopušteno je samo pod uvjetom da je dolazni plin već ohlađen, inače može doći do požara.

Od plinskog spremnika može se napraviti “buržujka”. Upute za izradu primitivne peći dane su u ovom članku.

Varijanta #3: Domaći model za motor s unutarnjim izgaranjem

Za automobil ili motocikl domaći plinski generator izrađuje se prema sličnoj shemi. Samo će se ovdje morati smanjiti dimenzije uređaja na minimum. Nositi teški agregat sa sobom je skupo, a i ne izgleda baš estetski.

Kako biste si olakšali posao, za automobilsku inačicu generatora najbolje je uzeti spremnike od kućanskog plina. Glavno je prije zavarivanja provjeriti da u posudi nema ni traga propana, inače može doći do manje eksplozije. Za to je potrebno odvrnuti ventil spremnika i napuniti posudu do vrha vodom.

Za hlađenje zapaljive smjese na izlazu iz uređaja može se prilagoditi obični radijator za grijanje.

U početku automobilski plinski generator proizvodi previše vruće plinove. Njih je obavezno potrebno hladiti. Inače pri kontaktu s užarenim dijelovima motora mogu se spontano zapaliti. Osim toga, zagrijano plinovito gorivo ima malu gustoću, zbog čega ga je jednostavno problematično zapaliti u cilindrima.

Plinski generator domaće izvedbe za automobil može se montirati u prtljažnik ili na prikolicu.

Drugi način je poželjniji zahvaljujući:

• jednostavnosti popravka;
• mogućnost ostavljanja plinogeneratora u garaži;
• dostupnost slobodnog mjesta u prtljažniku;
• mogućnost korištenja uređaja za druge potrebe osim dovoda goriva u motor s unutarnjim izgaranjem.

Ne treba se bojati cestovnih neravnina. Prilikom poskakivanja na grbinama, kruto gorivo u komori za izgaranje će se protresti, što će samo doprinijeti njegovom boljem miješanju i gorenju.

Nijanse rada i eksploatacije plinskih generatora

Važno je zapamtiti da plin koji proizvodi uređaj nema miris i otrovan je. Ako se prilikom zavarivanja metalnih dijelova plinogeneratora vlastitim rukama naprave pogreške, nevolja se ne može izbjeći.

Za prirodni dotok zraka u komoru za izgaranje možete izbušiti rupe od 5 mm po obodu kućišta. Sve montažne radove i provjeru ispravnosti treba obavljati u dobro prozračenoj radionici ili na otvorenom.

Loženje plinogeneratora na kruta goriva ne razlikuje se od paljenja peći na drva. Unutra se stavljaju drva ili druga vrsta goriva, a zatim se pale iverjem.

Nakon paljenja, zaklopka se pritvori kako bi se ograničio dotok kisika u komoru za izgaranje. Kako bi domaći generator plina radio ispravno, treba pravilno podesiti odvod dobivene plinske smjese i dovod kisika.

Prije nego što počnete izrađivati plinogenerator, treba izvršiti inženjerske proračune, u kojima treba uzeti u obzir površinu izgaranja i vrstu goriva, kao i potrebnu izlaznu snagu i predviđeni način rada.

Zaključci i koristan video na temu

Kako koristiti plinogenerator koji prerađuje drveni ugljen kao dobavljača goriva za automobil male zapremine:

Jednostavni plinogenerator iz propanskih boca:

Uređaj generatora plina na drva:

Gore navedene metode prikladne su za samostalnu izradu učinkovitog plinogeneratora. No modela ovog uređaja postoji mnogo više. Neke je lakše napraviti, druge teže.

Glavno je prilikom sastavljanja agregata posvetiti maksimalnu pažnju kvaliteti zavarenih spojeva, inače može doći do curenja plina i eksplozije. Ako je sve izvedeno ispravno, plinogenerator će ispravno raditi 10 do 15 godina. A onda će metal kućišta početi izgarati, i sve će se morati raditi ispočetka.

Imate li praktične vještine sastavljanja ili iskustva u korištenju domaćeg plinogeneratora? Molimo podijelite stečena znanja i postavljajte pitanja o temi članka u komentarima ispod.