Jak vyrobit plynový generátor vlastníma rukama: specifika výroby domácího zařízení

Plynový generátor – zařízení na výrobu plynu z uhlí, dřeva, odpadů ze zpracování dřeva a dalších materiálů. Vyrobené hořlavé palivo může nahradit tradiční uhlovodíková paliva – zemní plyn pro vytápění domácností a benzin pro automobily.

Hlavní myšlenkou použití takového zařízení – úspora nákladů na palivo. Neustálé zdražování benzinu, propanu a metanu nutí domácí kutily hledat alternativní způsoby získávání paliva.

Aby bylo možné vyrobit plynový generátor vlastníma rukama, je nutné pochopit jeho konstrukci a princip fungování.

Vysvětlíme, jak probíhá přeměna tuhého paliva na hořlavý plyn, označíme konstrukční zvláštnosti zařízení a uvedeme příklady vlastní montáže jednoduchých přístrojů. Pro lepší pochopení informací jsme článek doplnili názornými schématy, fotografiemi a videi.

Plynový generátor: konstrukce a princip fungování

Plynovým generátorem se nazývá zařízení, které přeměňuje kapalné nebo tuhé palivo do plynného stavu za účelem jeho spalování k získání tepla.

Možnosti paliva pro generátorové zařízení

Zařízení pracující na topný olej nebo odpadový olej mají složitější konstrukci než modely používající různé druhy uhlí nebo dřevo.

Proto se nejčastěji setkáváme právě s generátory plynu na tuhá paliva – palivo pro ně je dostupné a levné.

Jako tuhé palivo v plynovém generátoru se používá:

• dřevěné, hnědé a černé uhlí;
• palivové pelety ze dřevního odpadu;
• slámu, piliny a dřevo;
• rašelinové brikety, koks;
• slupky semen.

Obzvlášť šetrní majitelé si ručně připravují brikety z pilin.

Generace plynu je možná ze všech těchto druhů paliva. Uvolňování energie závisí na výhřevnosti různých typů paliva.

Navíc tepla ze spalování suroviny v plynovém generátoru se získává více než z použití tuhého paliva v kotlích. Pokud se účinnost běžného kotle na dřevo pohybuje v rozmezí 60–70 %, pak u komplexu plynového generátoru dosahuje ukazatel 95 %.

Zde je však třeba zohlednit jednu nuance. Kotel spaluje palivo k ohřevu vody, zatímco generátor plynu pouze vyrábí palivo. Bez ohřívače, kamen nebo spalovacího motoru bude z domácího plynového generátoru nulový užitek.

Získaný plyn musí být okamžitě používán – hromadit jej v nějaké nádobě je ekonomicky nevýhodné. K tomu bude nutné namontovat další zařízení závislé na elektrickém napájení.

V sovětských dobách se plynové generátory používaly dokonce pro provoz nákladních vozidel, vyrobený plyn zcela stačí pro chod spalovacího motoru

Co se děje uvnitř plynového generátoru

Základem činnosti generátoru plynu je pyrolýza tuhého paliva, probíhající při vysokých teplotách a nízkém obsahu kyslíku v topeništi. Uvnitř zařízení na výrobu plynu současně probíhá několik chemických reakcí.

Schéma průmyslového plynového generátoru představuje poměrně složité zařízení s množstvím samostatných jednotek, v každé z nich probíhá svůj vlastní provoz (+)

Technologicky se proces výroby hořlavého plynu dělí na tři po sobě následující etapy:

1. Termický rozklad paliva. Proces probíhá za podmínek nedostatku kyslíku, kterého se do reaktoru dodává pouze třetina z potřebného pro běžné hoření.
2. Čištění získaného plynu. V cyklonu (suchém vírovém filtru) probíhá filtrace plynového oblaku od těkavých částic popela.
3. Chlazení. Získaná plynová směs se ochlazuje a podrobuje se dodatečnému čištění od příměsí.

Ve skutečnosti v bloku samotného plynového generátoru probíhá právě první proces – pyrolýza. Vše ostatní – je příprava plynové směsi pro další spalování.

Pyrolýzní komora domácího plynového generátoru se dělí na zásobník s tuhým palivem (1), topeniště (2) a popelník (3)

Na výstupu z zařízení na výrobu plynu se získává hořlavá směs oxidu uhelnatého, vodíku, metanu a dalších uhlovodíků.

Také, v závislosti na palivu používaném při pyrolýze, se k nim přidávají v různých množstvích voda ve formě páry, kyslík, oxid uhličitý a dusík. Na popsaném principu fungují i pyrolýzní topné kotle, které vykazují vysokou účinnost.

Zvláštnosti provozu různých přeměňovačů

Generátory plynu podle uspořádání a technologie vnitřních procesů jsou:

• přímé;
• obrácené;
• horizontální.

Liší se místy přívodu vzduchu a výstupu generovaného plynu.

Přímý proces probíhá při vhánění vzduchové hmoty zespodu a výstupem hořlavé směsi nahoře v konstrukci.

Obrácená varianta předpokládá přímý přívod kyslíku do oxidační zóny. Ta je v zařízení na výrobu plynu nejžhavější.

Samostatně do ní vstřikovat je poměrně obtížné, proto se tento pracovní princip používá pouze v průmyslových zařízeních.

Při přímém generátorovém procesu vzniká na výstupu velký objem dehtů a vlhkosti, obrácený je příliš složitý na vlastnoruční realizaci a horizontální má snížený výkon, ale extrémně jednoduchou konstrukci (+)

V horizontálním generátoru plynu je výstupní hrdlo s plynem umístěno přímo nad roštem v zóně kombinace oxidačních a redukčních reakcí. Tato konstrukce je nejjednodušší pro vlastnoruční provedení.

Výhody a nevýhody plynových generátorů

Domácí generátor plynu z tovární výroby vyjde 1,5–2krát dráž než běžný kotel na tuhá paliva. Stojí za to utrácet za tuto „zázračnou techniku"?

Mezi výhody použití plynových generátorů patří:

• úplné prohoření paliva vloženého do topeniště a minimální množství popela;
• poměrně vysoká účinnost při společném provozu se spalovacím motorem nebo plynovým kotlem;
• široký výběr tuhého paliva;
• jednoduchost provozu a absence nutnosti nepřetržitě sledovat chod zařízení;
• časový interval mezi přikládáním topeniště – až jeden den na dřevo a až týden na uhlí;
• možnost použití neusušeného dřeva – vlhkou surovinu lze použít pouze u některých modelů generátorů plynu;
• ekologičnost zařízení – toto zařízení nemá výfukovou trubku, veškerý generovaný plyn jde přímým proudem do spalovací komory motoru nebo kotle.

Při použití vlhkého dřeva bude generátor fungovat, ale výroba plynu se sníží o 20–25%. Pokles výkonu nastává v důsledku odpařování přirozené vlhkosti ze dřeva.

To vede ke snížení teploty v topeništi, což zpomaluje proces pyrolýzy. Nejlepší je polena před vložením do pyrolýzní komory důkladně vysušit. Průmyslová zařízení jsou plně automatizovaná, přívod paliva v nich je prováděn šnekem z vedle umístěného kontejneru.

Plynový generátor vyrobený svépomocí se takovou autonomií nechlubí, ale i on je dostatečně jednoduchý na obsluhu. Stačí jen čas od času jej naplnit palivem až po okraj.

Pracovní teploty v plynovém generátoru dosahují hodnot 1200–1500 °C, jeho tělo musí být vyrobeno z materiálů odolávajících takovému zatížení.

Nevýhod má plynový generátor méně, ale přesto existují:

• slabá regulovatelnost objemů generovaného plynu – při poklesu teploty v topeništi se pyrolýza zastaví a místo hořlavé plynné směsi vzniká na výstupu směs dehtů;
• objemnost zařízení – i doma vyrobený plynový generátor středního výkonu 10–15 kW zabírá poměrně velký prostor;
• dlouhá doba zapalování – než reaktor vyprodukuje první plyn, uplyne 20–30 minut.

Po „zahřátí“ generátor stabilně dodává určitý objem plynné směsi, kterou je třeba spalovat nebo vypouštět do ovzduší. K výrobě tohoto agregátu svépomocí jsou zapotřebí pevné plynové lahve nebo tlustá ocel, což jsou nemalé peníze. To vše se však vyplatí díky úspornosti generátoru a levnosti vstupního paliva.

Některé modely plynových generátorů jsou vybaveny ventilátorem pro foukání vzduchu, jiné nikoli. První varianta umožňuje zvýšit výkon zařízení, ale připoutává ho k elektrické síti. Pokud potřebujete malý generátor na vaření jídla v přírodě, vystačíte si s kompaktním agregátem bez vzduchového dmychadla.

Většina svépomocí vyrobených plynogeneračních zařízení pracuje na principu přirozeného tahu.

Přenosný plynový generátor o výkonu 2,4 kW pracující na dřevo umožňuje bez problémů připravit oběd za městem daleko od civilizace (+)

Pro vytápění rodinného domu bude potřeba již výkonnější a na elektřině závislé zařízení. V tomto případě je však vhodné postarat se o záložní elektrický generátor, abyste v případě poruchy sítě nezůstali bez elektřiny a zároveň bez topení.

Pracovní části domácího zařízení

Abyste pochopili, jak lze vyrobit plynový generátor na tuhá paliva svépomocí, musíte si jasně představit jeho konstrukci. Každý prvek má svůj účel, absence kteréhokoli z nich je nepřípustná.

Uvnitř těla doma vyrobeného plynového generátoru musí být přítomny:

• zásobník na tuhé palivo v horní části agregátu;
• pyrolýzní komora, kde probíhá proces doutnání;
• zařízení pro distribuci vzduchu se zpětným klapkou;
• rošty s popelníkem;
• vývodová trubka pro produkovaný plyn;
• čisticí filtry.

V domácím generátoru na dřevo vzniká poměrně vysoká teplota, proto jsou na každý jeho prvek kladeny přísné požadavky. Pro těleso se používá pevný plech a všechny vnitřní součásti jsou vybírány co nejvíce žáruvzdorné.

Aby bylo zajištěno těsnění poklopu pro plnění paliva v zavřeném stavu, bude víko potřebovat těsnění. Nejlevnějším materiálem je azbest. Ten však není neškodný pro lidské zdraví, proto je lepší v obchodě najít speciální žáruvzdorná těsnění na bázi silikonů nebo silikátů.

Plyny vygenerované ve spalovací komoře se nejprve smíchají se vzduchem a ochladí, poté procházejí čištěním ve filtru z keramzitu nebo pilin (+)

Těleso může být válcovitého nebo obdélníkového tvaru. Často se pro zjednodušení práce používá dvojice lahví na zemní plyn nebo železných sudů. Jeden z roštů ve spodní části topeniště se přivaří „natvrdo“ a druhý se zabuduje tak, aby s ním bylo možné pohnout. To je nutné pro čištění od strusky a popela.

Vzduchový distribuční uzel je umístěn na vnější straně tělesa. Zajišťuje přívod potřebného množství kyslíku do topeniště, ale zároveň díky zpětnému ventilu neuvolňuje hořlavé plyny ven.

Technologie výroby plynového generátoru

Samostatně vyrobit plynový generátor lze několika způsoby. Volba zde závisí na dostupnosti materiálů a dalším využití získaného plynu.

Varianta #1: Příklad stavby zařízení na uhlí

Podívejme se na příklad výroby užitečného domácího zařízení z kovového kbelíku s víkem. Nejprve připravíme agregát, který bude přeměňovat plyn získaný z generátoru na elektrickou energii.

Po přípravě spotřebiče na nadcházející provoz se lze pustit do stavby samotného generátoru plynu.

Přípojka odvádějící plyn ze zařízení musí být vybavena filtrem, protože při spalování uhlí vzniká mnoho jemných suspendovaných částic a prachu.

Po dokončení procesu stavby domácího plynového generátoru je nutné zkontrolovat jeho funkčnost.

Varianta #2: Plynový generátor z 200litrových sudů

Pro sudový domácí plynový generátor je potřeba pár nádob o objemu 200 l. Jedna se zasune do druhé do dvou třetin.

Vzniklý prostor dole bude použit jako spalovací komora a horní část bude ideální jako zásobník na dřevo nebo pelety.

Uvnitř těla z barelu bude docházet k doutnání s generováním plynu a vně, ve válci ze starého hasicího přístroje v čisticím filtru, bude zbaven nehořlavých nečistot.

Na boku, v úrovni sekce pyrolýzy, se přivaří trubka o průřezu 50 mm pro vhánění vzduchu a blíže k víku – odtah plynu. Na dně vnitřního barelu se vyřízne otvor pro přívod paliva do spalovací komory a ke dnu vnějšího se připevní dvířka dmychadla.

Zbývá už jen vyrobit filtry na čištění plynné směsi před jejím předáním do vodního ohřívače. K tomu budou potřeba použité hasicí přístroje nebo kusy trubek podobné velikosti.

Shora se hermeticky uzavřou a zespodu se přivaří kuželová tryska, na jejímž konci je hrdlo pro odvod popela. Poté se z boku vyřízne trubka pro přívod plynné směsi na čištění a do víka vývod pro již vyfiltrovaný plyn.

Primární čištění plynu od částic sazí a popela probíhá pomocí odstředivých sil ve vnějším filtru pro hrubé čištění (+)

Dále se pro snížení teploty hořlavého plynu vyrobí chladicí radiátor z několika trubek o průměru 10 cm. K sobě se spojují malými trubkami.

Pro konečné čištění plynu se instaluje další filtr s keramzitem, malými kovovými podložkami nebo pilinami uvnitř. Poslední materiál je možné použít pouze za podmínky, že se přiváděný plyn již ochladil, jinak by mohlo dojít k požáru.

Z plynové lahve lze vyrobit “buržujku”. Návod na vytvoření primitivních kamen je uveden v tomto článku.

Varianta #3: Domácí model pro spalovací motor

Pro auto nebo motocykl se domácí plynový generátor vyrábí podle podobného schématu. Jen zde bude nutné zmenšit rozměry zařízení na minimum. Vozit s sebou těžkou jednotku je nákladné a také to nevypadá příliš esteticky.

Pro usnadnění práce je pro automobilovou verzi generátoru nejlepší vzít lahve z domácího plynu. Hlavně je před svařováním nutné se ujistit, že v nádobě není ani náznak přítomnosti propanu, jinak by mohlo dojít k malému výbuchu. K tomu je třeba odšroubovat ventil lahve a naplnit nádobu až po okraj vodou.

Pro chlazení hořlavé směsi na výstupu ze zařízení lze upravit běžný topný radiátor.

Zpočátku automobilový plynový generátor produkuje příliš horké plyny. Ty je bezpodmínečně nutné chladit. Jinak by se při kontaktu s horkými částmi motoru mohly samovolně vznítit. Kromě toho má zahřáté plynné palivo nízkou hustotu, což ztěžuje jeho zapálení ve válcích.

Plynový generátor domácí výroby pro automobil lze namontovat do kufru nebo na přívěs.

Druhý způsob je výhodnější díky:

• jednoduchosti opravy;
• možnost ponechat generátor plynu v garáži;
• dostupnost volného místa v kufru;
• možnost použití zařízení pro jiné potřeby kromě dodávky paliva do spalovacího motoru.

Nemusíte se bát silničních nerovností. Při poskakování na hrbolcích se tuhé palivo ve spalovací komoře protřepává, což jen přispívá k jeho lepšímu promíchání a hoření.

Nuance provozu a údržby plynových generátorů

Je důležité si uvědomit, že plyn produkovaný zařízením je bez zápachu a jedovatý. Pokud při sváření kovových dílů generátoru plynu vlastníma rukama dojde k chybám, nevyhnete se problémům.

Pro přirozený přísun vzduchu do spalovací komory můžete po obvodu tělesa navrtat otvory o průměru 5 mm. Všechny montážní práce a kontrolu funkčnosti byste měli provádět v dobře větrané dílně nebo venku.

Roztápění generátoru plynu na tuhá paliva se neliší od zapálení dřevěných kamen. Dovnitř se naloží dřevo nebo jiný druh paliva a poté se zapálí třískou.

Po vznícení se klapka přikryje, aby se omezil přístup kyslíku do spalovací komory. Aby doma vyrobený generátor plynu fungoval správně, je nutné správně nastavit odvod získané plynné směsi a přívod kyslíku.

Než začnete vyrábět generátor plynu, měli byste provést technické výpočty, ve kterých je třeba zohlednit spalovací plochu a druh paliva, stejně jako požadovaný výstupní výkon a předpokládaný režim provozu.

Závěry a užitečné video k tématu

Jak použít generátor plynu zpracovávající dřevěné uhlí jako dodavatele paliva pro maloobjemový automobil:

Jednoduchý generátor plynu z propanových lahví:

Zařízení generátoru plynu na dřevo:

Výše uvedené způsoby jsou vhodné pro vlastní výrobu účinného generátoru plynu. Ale modelů tohoto zařízení existuje mnohem více. Některé z nich je snazší vyrobit, jiné složitější.

Hlavní je při montáži agregátu věnovat maximum pozornosti kvalitě svarů, jinak může dojít k únikům plynu a výbuchu. Pokud je vše provedeno správně, generátor plynu bude spolehlivě sloužit 10–15 let. Pak se kov tělesa začne propalovat a bude nutné vše udělat znovu.

Máte praktické dovednosti při montáži nebo zkušenosti s používáním doma vyrobeného generátoru plynu? Podělte se prosím o své znalosti a ptejte se k tématu článku v komentářích níže.