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Princípio de funcionamento do gerador de gás

Em busca de uma fonte alternativa de energia, surgiu o entendimento de que não é necessário extrair gás em minas para depois queimá-lo em caldeiras e motores de combustão interna, podendo ser extraído gás combustível de resíduos de produção e de madeira. Um gerador de gás ou como também é chamado de gerador de gás através da queima de combustível local – lenha, turfa, carvão, serragem e outros resíduos de madeira, bem como às vezes outros resíduos orgânicos, são capazes de emitir / gerar gases inflamáveis ​​como CO, CH4 , H2 e outros. Existem várias opções de utilização do gás obtido, mas em qualquer caso, cada dispositivo se baseia no princípio de um gerador de gás. Como funciona o gerador de gás, em que elementos ele é composto, bem como quais processos ocorrem em seu interior, contaremos neste artigo. Também consideraremos opções para o uso posterior do gás obtido e locais onde tais unidades podem ser instaladas..

Então, quais são as opções de aproveitamento do gás obtido no gerador de gás??

Uso de geradores de gás

Primeiro, o gás combustível é direcionado para o fogão a gás da cozinha e usado para cozinhar. O segundo – o gás combustível é queimado imediatamente em uma caldeira de aquecimento de pirólise com um gerador a gás, respectivamente, é usado para aquecer uma casa ou estufas. A propósito, essas caldeiras podem ser chamadas de caldeira a gás a lenha, caldeira de pirólise de combustível sólido, caldeira a gás a lenha. Todos eles podem ser usados ​​tanto para necessidades domésticas como para aquecimento de grandes indústrias e oficinas ou empresas. Terceiro, o gás combustível pode ser direcionado para um motor de combustão interna que aciona uma estação de bombeamento ou um gerador de eletricidade. Um gerador a gás a lenha permite receber eletricidade nas regiões onde não é possível instalar linhas de transmissão, colocar um gasoduto e é difícil fornecer gás em botijões. Além da autonomia, os geradores a gás apresentam outras vantagens, que revelaremos a seguir..

Vantagens e desvantagens dos geradores de gás

Dispositivo gerador de gás caldeira

Como exemplo, considere as vantagens e desvantagens das caldeiras de aquecimento a gás. As caldeiras de pirólise pertencem à categoria de combustível sólido, mas diferem significativamente dos fogões convencionais a lenha ou carvão, onde ocorre o processo normal de combustão.

Vantagens das caldeiras a gás:

  • A eficiência das caldeiras a gás está na faixa de 80 a 95%, enquanto a eficiência de uma caldeira a combustível sólido convencional raramente excede 60%..
  • Processo de combustão regulada em caldeira de geração a gás – uma lenha pode queimar de 8 a 12 horas, para efeito de comparação, em caldeira convencional a combustão dura de 3 a 5 horas. Em caldeiras de geração a gás com combustão superior, a combustão da lenha dura até 25 horas, e o carvão pode queimar por 5 a 8 dias.
  • O combustível queima completamente, portanto, não é necessário limpar o cinzeiro e a chaminé com frequência.
  • Devido ao fato de que o processo de combustão pode ser regulado (a potência é regulada na faixa de 30 – 100%), o funcionamento da caldeira pode ser automatizado, por exemplo, gás ou combustível líquido.
  • A emissão de substâncias nocivas para a atmosfera a partir do gerador de gás é mínima.
  • As caldeiras de geração de gás são mais econômicas do que as caldeiras convencionais.
  • O combustível para geradores de gás não precisa ser seco até o teor de umidade de 20%, existem modelos de caldeiras em que madeira com teor de umidade de até 50% e até madeira recém-cortada pode ser usada.
  • Possibilidade de carregar toras não picadas na caldeira até 1 m de comprimento e ainda mais.

Combustível de gerador de gás

  • Além da lenha e dos resíduos da indústria madeireira, as caldeiras de pirólise podem reciclar borracha, plástico e outros polímeros..
  • A alta segurança da caldeira em comparação com uma caldeira convencional de combustível sólido é garantida pela automação e pelos materiais com os quais a unidade é feita, em particular a câmara de combustão.

Se falamos de geradores a gás que são usados ​​para gerar eletricidade, então eles têm exatamente as mesmas vantagens, como respeito ao meio ambiente, economia, alta eficiência, alto índice de octanagem 110-140, versatilidade em termos de combustível utilizado e alta eficiência no inverno ..

Desvantagens das caldeiras a gás:

  • O preço de um gerador a gás é 1,5 – 2 vezes maior do que o de uma caldeira convencional de combustível sólido.
  • A maioria dos geradores de gás são voláteis, já que um ventilador é usado para sugar o ar, mas também existem modelos que podem funcionar sem eletricidade.
  • Se você usar uma caldeira a gás com uma potência abaixo de 50%, então uma combustão instável é observada – como resultado da precipitação de alcatrão, que se acumula na combustão..
  • A temperatura de retorno do aquecimento não deve ser inferior a 60 ° С, caso contrário, haverá condensação na chaminé..
  • Normalmente os geradores de gás são exigentes quanto ao teor de umidade do combustível, mas como já foi mencionado acima, existem modelos em que mesmo madeira recém-cortada pode ser queimada.

Nenhuma outra desvantagem significativa dos geradores de gás foi identificada.

Carro na lenha - gerador a gás no carro

A propósito, os geradores de gás não são uma invenção tão nova. Em meados do século passado, quando a maior parte dos recursos petrolíferos da Alemanha entrou em serviço, a lenha era usada como combustível para automóveis. Até os caminhões foram equipados com geradores de gás. As unidades modernas não foram muito longe em seu design, mas, no entanto, foram totalmente aprimoradas..

O princípio de funcionamento de um gerador de gás – gerador de gás

Em um gerador de gás ou gerador de gás, o gás combustível é produzido a partir de combustíveis sólidos. O principal segredo é que o ar é fornecido à câmara de combustão, cujo volume é insuficiente para a combustão completa do combustível, enquanto uma alta temperatura de cerca de 1100 – 1400 ° C é observada. O gás resultante é resfriado e enviado a um consumidor ou a um motor de combustão interna, se, por exemplo, for planejado para produzir eletricidade. Consideraremos mais detalhadamente o princípio de funcionamento do gerador de gás abaixo, especificando em qual processo em qual elemento da unidade ocorre.

Dispositivo gerador de gás de madeira

Considere o dispositivo de um gerador de gás para uso doméstico. Gostaria de observar de imediato que as caldeiras de pirólise com gerador a gás diferem do esquema proposto, uma vez que a combustão do gás ocorre dentro da caldeira na segunda câmara de combustão. Consideraremos apenas o gerador de gás propriamente dito, na saída de onde é obtido o gás combustível.

Diagrama do gerador de gás:

Diagrama do gerador de gás

Invólucro do gerador de gás feito de chapa de aço e soldado. A forma mais comum do corpo é cilíndrica, mas pode muito bem ser retangular. A parte inferior e as pernas são soldadas à parte inferior do corpo, no qual o gerador de gás ficará.

Bunker ou câmara de enchimento serve para carregar combustível dentro do gerador de gás. Ele também tem um formato cilíndrico e é feito de aço macio. A tremonha é instalada dentro do corpo do gerador de gás e é aparafusada. A tampa da escotilha que leva ao bunker tem uma vedação de amianto ou gaxeta nas bordas. Uma vez que o amianto é proibido para uso em instalações residenciais, existem modelos de geradores de gás cujas vedações da tampa são feitas de um material diferente..

A câmara de combustão está localizado na parte inferior da tremonha e é feito de aço resistente ao calor, às vezes a superfície interna da câmara de combustão é acabada com cerâmica. O combustível é queimado na câmara de combustão. Na sua parte inferior ocorre o craqueamento das resinas, para as quais existe um gargalo em aço cromo resistente ao calor. Entre o corpo e o pescoço existe uma junta – um cordão de vedação de amianto. No meio da câmara de combustão existem lanças de ar. Os tuyeres são orifícios calibrados que se conectam a uma caixa de distribuição de ar que é exposta à atmosfera. As lanças e a caixa de junção também são feitas de aço resistente ao calor. Uma válvula de retenção é instalada na saída da caixa de distribuição de ar, que impede o escape de gás combustível do gerador de gás. Para aumentar a potência do motor ou poder utilizar lenha com alta umidade (mais de 50%), em frente à caixa de distribuição de ar, pode-se instalar , que forçará o ar dentro.

Grato serve para suportar brasas. Ele está localizado na parte inferior do gerador de gás. As cinzas das brasas caem pelos buracos da grelha e caem no cinzeiro. Para que a escória possa ser limpa, sua parte central é movida. Uma alavanca especial é fornecida para girar a grade de ferro fundido.

Carregando hachuras equipado com tampas hermeticamente fechadas. Por exemplo, a escotilha de carregamento superior dobra horizontalmente e é selada com um cordão de amianto. Na montagem da tampa há um amortecedor especial – uma mola que levanta a tampa em caso de pressão excessiva dentro da câmara. Existem também duas escotilhas de carregamento na lateral do casco: uma na parte superior para adicionar combustível à área de recuperação e a segunda na parte inferior para remover as cinzas. A amostragem do gás é realizada na zona de recuperação, portanto, na maioria das vezes na parte superior do gerador de gás, mas também é possível retirar o gás da parte inferior da unidade. O gás é levado pelo ramal ao qual os tubos do gasoduto são soldados. Não é necessário remover imediatamente o gás fora da caixa do gerador de gás, enquanto estiver quente, pode ser usado para aquecer e secar lenha ou outro combustível na câmara de carga. Para isso, o gasoduto de exaustão é encaminhado ao redor da câmara, entre a carcaça do gerador de gás e o bunker..

Filtro de ciclone e filtro fino localizado atrás da caixa do gerador de gás. Eles são feitos de tubos cheios de elementos filtrantes.

Antes de entrar no filtro fino, o gás passa através resfriador. E após o filtro fino, o gás purificado entra no batedeira, onde se mistura com o ar. E só então a mistura de gás-ar entra no motor de combustão interna.

Mais claramente, a sequência de movimento do gás combustível após ele ter saído do gerador de gás é mostrada no diagrama abaixo..

Processo de geração de gás em um gerador de gás

A lenha ou outro combustível queima na câmara de combustão, oxidado pelo ar que entra na câmara de combustão através das ventaneiras da caixa de distribuição de ar. O gás combustível resultante entra no filtro Cyclone, onde é limpo. Em seguida, é resfriado em um filtro grosso. Em seguida, o gás já resfriado entra no filtro fino e, em seguida, no misturador. Do misturador, a mistura resultante entra no motor.

O processo de conversão de combustível em gás

E ainda: como o gás é produzido a partir de combustível sólido? Um determinado processo de transformação ocorre dentro do gerador de gás, que é dividido em várias etapas que ocorrem em diferentes zonas:

O processo de conversão de combustível em gás em um gerador de gás

Zona de secagem localizado no topo da tremonha. Aqui, a temperatura é de cerca de 150 – 200 ° C. O combustível é seco com gás quente, que se move por meio de um duto anular, conforme descrito acima..

Zona de destilação seca localizado no meio do bunker. Aqui, sem acesso ao ar e a uma temperatura de 300 – 500 ° C, o combustível é carbonizado. Ácidos, resinas e outros elementos de destilação a seco são liberados da madeira..

Zona de combustão localizado na parte inferior da câmara de combustão na área onde as ventaneiras estão localizadas, através da qual o ar entra. Aqui, quando o ar é fornecido e uma temperatura de 1100 – 1300 ° C, o combustível carbonizado e os elementos de destilação a seco queimam, resultando na formação de gases CO e CO2.

Zona de recuperação está localizado acima da zona de combustão entre a grelha e a zona de combustão. Aqui, o gás CO2 sobe, passa pelo carvão quente, interage com o carbono (C) do carvão, e o gás CO é formado na saída – monóxido de carbono. Este processo envolve também a umidade do combustível, portanto, além do CO, são formados CO2 e H2..

As zonas de combustão e recuperação são chamadas de zonas de gaseificação ativas. Como resultado, o gás do gerador consiste em vários componentes:

  • Gases inflamáveis: CO (monóxido de carbono), H2 (hidrogênio), CH4 (metano) e СnНm (hidrocarbonetos insaturados sem resinas).
  • Lastro: CO2 (dióxido de carbono), О2 (oxigênio), N2 (azoto), H2O (agua).

O gás resultante é resfriado à temperatura ambiente, então purificado a partir de ácido fórmico e acético, cinzas, partículas suspensas e misturado com ar.

Tipos de geradores de gás

Existem três tipos de geradores de gás: processo de geração direta de gás, reverso e horizontal.

Geradores de gás de processo direto

Geradores de gás de processo direto pode queimar carvão, semicoque e antracita – combustível não betuminoso. A diferença estrutural desse tipo de unidade é que o ar entra pela grade por baixo e o gás é retirado de cima. Em geradores de gás de processo direto, a umidade do combustível não entra na zona de combustão, portanto, é fornecida propositalmente. Enriquecer o gás do gerador com hidrogênio da água aumenta a potência do gerador.

Geradores de gás de processo reverso

Geradores de gás tombados ou processo reverso destinam-se à queima de combustíveis resinosos – lenha, carvão e resíduos. Sua diferença construtiva é que o ar é fornecido para a parte do meio – para a zona de combustão, e a entrada de gás é realizada abaixo da zona de combustão – no cinzeiro. Normalmente, neste tipo de unidade, o gás quente sangrado é usado para aquecer o combustível no bunker..

Geradores de gás de processo horizontal

Geradores de gás horizontais ou processo transverso A gaseificação é caracterizada pelo fato de que o ar neles é fornecido pela lateral – na parte inferior do corpo, e é fornecido com alta velocidade de sopro pelas ventaneiras. A amostragem de gás é realizada em frente à lança através da grade de amostragem de gás. A zona de gaseificação ativa no gaseificador de processo horizontal é muito pequena e está concentrada entre a extremidade da lança e a grade de amostragem de gás. O tempo de inicialização de tal gerador é muito mais curto e também se adapta facilmente aos modos de operação variáveis..

Local de instalação do gerador de gás

Geradores de gás internos

Os geradores a gás e as caldeiras de aquecimento do gerador a gás podem ser instalados tanto no interior de instalações residenciais, por exemplo, em caves e caves, como no exterior..

As chamadas caldeiras a pellets são mais frequentemente instaladas em casa, uma vez que o seu carregamento não está associado a uma grande quantidade de lixo, e também os sacos de pellets pesam pouco e podem ser armazenados algures perto da caldeira..

Caldeiras geradoras de gás ao ar livre

Os geradores a gás a lenha, e especialmente os geradores a gás de longa duração, fazem sentido instalar na rua perto do local onde a lenha é armazenada. Assim, será possível levar lenha em um carrinho de mão diretamente para a caldeira ou gerador a gás e não baixá-los para o porão da casa. A caldeira externa remove a sujeira e as cinzas do porão. Isso é especialmente verdadeiro para casas de madeira, onde existem padrões elevados de segurança contra incêndio. O invólucro externo da caldeira é feito de aço inoxidável, que não sofre corrosão. Além disso, as caldeiras são isoladas com isolamento térmico total para que a temperatura ambiente afete minimamente o processo de gaseificação e a velocidade de inicialização da caldeira. O sistema de controle é alojado em um invólucro de aço sob uma tampa para evitar que a precipitação caia sobre ele. A chaminé tem paredes duplas. Se você está interessado em ligar um gerador a gás, se for na rua, a resposta é simples – os tubos são colocados no solo para que sejam resfriados minimamente, se for uma caldeira de aquecimento. Os tubos de aquecimento vão para o fundo da caldeira e a própria caldeira é instalada de forma a não congelar durante longos intervalos de utilização..

Aliás, como já foi mencionado, a duração do processo de combustão do combustível na caldeira pode ser de 12 horas a até 25 horas. Dependendo da potência da caldeira e da área da divisão aquecida, terá de ser aquecida uma vez a cada dois dias e às vezes uma vez por semana. Para manter o calor gerado pela caldeira por um período tão longo, um acumulador de calor é usado.

Gerador de gás a lenha faça você mesmo

Gaseificador faça você mesmo

Não há nada muito complicado em fazer um gerador de gás com as próprias mãos. Muitas pessoas usam tal unidade para necessidades domésticas ou instalam em um carro. Antes de começar a fazer um gerador de gás, você precisa se familiarizar com o princípio de sua operação e escolher um esquema de operação adequado para você..

Você vai precisar – um barril, canos ou uma bateria de radiador velha, filtros para purificação de gás fino e grosso, um ventilador. Por outro lado, o conjunto de elementos pode ser muito diferente, tudo depende da imaginação do intérprete.

Assista a um exemplo de vídeo de um gerador de gás feito pelo próprio a seguir..

Diagrama do gerador de gás:

Diagrama do gerador de gás

Na Internet, você encontra fotos e desenhos de instalação de geradores de gás e caldeiras de pirólise. Existem até artesãos que tomam como base uma caldeira comprovada já pronta e a repetem completamente em casa. Acontece muito mais barato.

Diagrama da caldeira do gerador de gás:

Diagrama da caldeira do gerador de gás

A diferença entre uma caldeira de pirólise e um gerador de gás convencional é que ela consiste em duas câmaras de combustão: uma queima combustível e produz gás e a outra queima gás e contém um trocador de calor. Já examinamos o dispositivo e o princípio de funcionamento do gerador de gás, acrescentamos apenas a segunda câmara de combustão, que deve estar localizada na parte superior, e o trocador de calor na parte superior. Às vezes, o trocador de calor está localizado na lateral. Além disso, não se esqueça dos diferentes tipos de geradores de gás, para que a segunda câmara de combustão possa ser localizada não apenas no topo.

Dispositivo gerador de gás caldeira

Ao montar a chaminé, tente montá-la na sequência oposta ao movimento da fumaça, para que coisas menos desagradáveis ​​se acomodem em suas paredes. É preferível desmontar facilmente a própria chaminé para que possa ser limpa de forma fácil e rápida. O espaço ao redor da caldeira de aquecimento deve ser livre, pois aquece durante o funcionamento. Depois de instalar a caldeira, você terá que estudar seus “hábitos” e escolher o modo de operação ideal para você, no qual todas as resinas queimam.

Gostaria de salientar que o gerador de gás pode ser considerado não só como um queimador de lenha útil, mas também como uma unidade de eliminação de resíduos. Pode queimar restos de linóleo, sacos, sacolas, borracha, garrafas plásticas e outros resíduos domésticos.