Газогенератор

Комплекс для получения генераторного газа, г. Самара

Газогенераторный трактор производства ГДР, 1949 год

Газогенератор — устройство для преобразования твёрдого или жидкого топлива в газообразную форму. Наиболее распространены газогенераторы, работающие на дровах, древесном угле, каменном угле, буром угле, коксе и топливных пеллетах. Газогенераторы, использующие в качестве топлива мазут и другие виды жидкого топлива, применяются значительно реже.

Обеспечивая более полное сгорание отходов деревообработки и сельскохозяйственной продукции (опилки, лузга семечек и т. д.), использование газогенератора позволяет сократить выбросы в атмосферу.

Газогенератор позволяет газифицировать твёрдое топливо что делает его использование более удобным и эффективным, будь то отопительный котёл, двигатель внутреннего сгорания, газовая турбина или химическая промышленность.

В газогенераторе протекает несколько основных химических реакций. При горении с обедненным количеством кислорода (пиролиз) протекают реакции окисления угля и углеводородов:

$C+{O_{2}}\rightarrow {CO_{2}}$

${2H_{2}}+{O_{2}}\rightarrow {2H_{2}O}$

с выделением тепловой энергии

После чего реакции восстановления:

$C+{CO_{2}}\rightarrow {2CO}$

$C+{H_{2}O}\rightarrow {CO}+{H_{2}}$

с потреблением тепловой энергии

Активная часть газогенератора состоит из трёх перетекающих участков: термического разложения топлива, окисления, восстановления. Кроме устройств с внешним подводом тепла, где зоны окисления нет.

Основными горючими компонентами в получаемом «генераторном газе» являются водород ${H_{2}}$, оксид углерода ${CO}$, метан ${CH_{4}}$, и непредельные углеводороды ${C_{x}H_{x}}$. Прочие вещества, в основном ${CO_{2}}$, ${O_{2}}$, ${N_{2}}$, ${H_{2}O}$, являются балластом и за исключением кислорода не участвуют в процессе сгорания газа в двигателе, либо препятствуют ему. Состав получаемых газов сильно зависит от типа топлива и конструкции газогенератора. При работе газогенератора обращенного процесса на сухом древесном топливе (дровах) на горючие компоненты приходится чуть более 1/3 объемного содержания (${H_{2}}$: 15-17%, ${CO}$: 20-21%). Большую часть составляют азот ${N_{2}}$ (около 50%) и углекислый газ ${CO_{2}}$ (около 10%).

Калорийность генераторного газа зависит от состава газа обдува:

Воздух	3,8 — 4,5 МДж/м3
Воздух + водяной пар	5 — 6,7 МДж/м3
Кислород + водяной пар	5 — 8,8 МДж/м3
Водяной пар	10 — 13,4 МДж/м3

Существуют три основных типа газогенераторного процесса: прямого, обращённого и горизонтального. Также известны и газогенераторы двухзонного процесса, которые представляют собой комбинацию прямого и обратного процессов.

Прямой процесс

Преимущество прямого процесса — простота исполнения. Недостаток — большое содержание влаги и смол. Данный недостаток можно устранить, используя очищенное топливо: древесный уголь или кокс.

Обращённый процесс

Обратный процесс имеет самое меньшее содержание смол потому, что газ разложения топлива проходит самую высокотемпературную зону «окисления», что приводит к практически полному его разложению. На практике исполняется немного сложнее, чем прямой.

Горизонтальный процесс

Горизонтальный процесс имеет умеренное количество смол. Газ разложения проходит зону восстановления, но часть его не полностью разлагается, Преимущество — простая конструкция.

Водяной пар подается отдельно от газа обдува, предварительно разогретым, в зону восстановления. Генераторный газ при этом имеет большую калорийность но общая тепловая мощность установки падает, поэтому в тепловых котлах подача пара не используется.

Газогенераторы различаются системой загрузки топлива и отбора золы. Беспрерывная система подачи и отбора более технологична, часто используется в промышленности (в основном на лесопилках).

Ошибочно газогенераторами называют, по аналогии с дизельгенераторами и бензогенераторами, электрический генератор, приводимый газовым двигателем, работающим на сжатом природном газе (метане) или на сжиженном углеводородном газе. Также ошибкой будет назвать газогенератором турбокомпрессор (газотурбинный нагнетатель) газотурбинного двигателя.

См. также

• Газогенераторный автомобиль

Ссылки

• Современные конструкции газогенераторных установок
• Газификация твердых топлив
• Газогенератор в Большой Советской Энциклопедии
• История развития транспортных газогенераторов

Литература

• Смольянинов C. И. Лабораторный газогенератор // Известия Томского политехнического института [Известия ТПИ]. — 1960. — Т. 92. — С. 109-110.