Все чаще продавцы и производители в рекламных материалах используют красивые малопонятные покупателю слова, часто делая упор, что толька такая " " эксклюзивная технология позволяет удвоить надои от отдельно взятой коровы без применения музыки Моцарта.

Не обошло это явление и рынок котлов на деревоотходах.

Героем этой статьи стал газогенератор.

Автору этих строк не раз приходилось сталкиваться с существительным "газогенератор". Причем у одних это символ не лучшего в работе оборудования, для других - синоним совершенства в котлостроении. Если первые в чем то правы то вторые скорее больше врут. На самом деле человеку досконально не разбирающемуся в тонкостях химических и физических процессов протекающих при горении, понять что именно за "зверь" этот "газогенератор" не представляется возможным. Применительно к котельному оборудованию "газогенератор" обозначает ту или иную организацию процесса горения, так уж повелось, хотя газогенератор не совсем котел и точно не способ сжигания целью которого является получения тепла. Способствует распространению такого заблуждения отсутствие четкой классификации методов сжигания ( в рамках этой статьи рассматривается сжигание древесного топлива, опил, стружка, горбыль, кора и т.д.)

Спросив у Яндекса получим:
Газогенератор ( далее - Г.) -- аппарат для термической переработки твёрдых и жидких топлив в горючие газы, осуществляемой в присутствии воздуха, свободного или связанного кислорода (водяных паров). Получаемые в Г. газы называются генераторными. Горение твёрдого топлива в Г. в отличие от любой топки осуществляется в большом слое и характеризуется поступлением количества воздуха, недостаточного для полного сжигания топлива (например, при работе на паровоздушном дутье в Г. подаётся 33-35% воздуха от теоретически необходимого). Образующиеся в Г. газы содержат продукты полного горения топлива (углекислый газ, вода) и продукты их восстановления, неполного горения и пирогенетического разложения топлива (угарный газ, водород, метан, углерод). В генераторные газы переходит также азот воздуха. Процесс, происходящий в Г., называется газификацией топлива.

Особо надо подчеркнуть, что целевым продуктом газогенератора является генераторный газ, а не тепло. Генераторный газ используют в основном как сырье для химической промышленности или как топливо, там где нельзя использовать исходное топливо (двигателя внутреннего сгорания и т.д.). По важнейшей характеристике топлива - удельной теплоте сгорания, генераторный газ сильно, в 10 раз, уступает природному - 3,8-6,7 мДж/м³ против 35-45 мДж/м³.

Газогенератором чаще всего обзывают котел с двухкамерной топкой. В такой топке первичное и вторичное сжигание топлива производится в физически отделенных друг от друга топочных объемах. В первой камере ( иногда называют предтопком, предварительной топкой и т.д.) в которую подается топливо и только часть необходимого для полного сгорания воздуха, происходит сжигание или частичная газификация топлива. Далее газы поступают во вторую камеру, куда подается вторичный воздух, и здесь происходит полное сгорание топлива. Часто вторая камера конструктивно выполнена в теплообменном агрегате котла. Таким образом, в двухкамерных топках зоны пиролиза и газификации и зона окисления в большей степени разделены в пространстве, чем в других установках для сжигания древесного топлива. Есть возможность создания турбулентности воздуха и топочного газа во вторичной топке, что способствует полному сгоранию топлива и снижению выбросов. Вместе с тем есть и ряд недостатков:

• — Отсутствие водяного охлаждения первой топки повышает теплопотери,
• — Высокая вероятность образования шлака,
• — Капризность в регулировке (небольшая разрегулировка может вызвать повышение NO_x и другие последствия),
• — Сильная зависимость от состава топлива,
• — Большая площадь занимаемая котлоагрегатом по сравнению с другими способами сжигания.
• — Более сложное устройство.
• — Большие сложности при сжигании кускового и разнофракционного топлива.
• — Дополнительные сложности с ростом мощности установки.

Единственная аналогия двухкамерной топки с газогенератором — то что в первичной топке происходит не полное сгорания топлива ( во многих встречающихся на рынке конструкциях нет и этого, топливо практически полностью сжигается в первой топке). Следует заметить, что процессы, происходящие с топливом при горении одинаковы для любого типа топки и способа сжигания. Так в котлах серии КВм(а)-0,3-0,82 с грамотно организованной зоной первичного горения (на колосниках) и и зоной вторичного дутья (в верхней зоне топки), процессы пиролиза и газификации происходят на колосниках, а полное окисление и дожег происходит в верхней зоне, куда подается вторичное дутье подогретым воздухом. По полноте сжигания топлива и экологичности не уступают лучшим образцам с другими способами сжигания. По остальным позициям недостатков двухкамерных топок у котлов КВм(а)-0,3-0,82 ситуация следующая:

• — Топка водоохлаждаемая,
• — Шлак не образуется,
• — Прост в работе, обслуживании и настройке,
• — Топливо: опилки, стружки, щепа — влагосодержанием до 55% с автоматической подачей; дрова, горбыль - до 1 метра длинной и до 20 см диаметром.
• — Компактные габариты.

Применение газогенератора, как устройства для получения генераторного газа, в частности, из отходов деревообработки, перспективно для питания газового дизеля, работающего на выработку эл. энергии. Однако цена комплекта оборудования ( газогенератор; устройство охлаждения, очистки, хранения газа; дизель; генератор; автоматика — это не полный перечень) дааалеко не всегда приемлема и сопряжено с различными трудностями. Наиболее эффективно применение двухкамерных топок при переводе существующих котлов с жидкого топлива и природного газа на биомассу или другие виды дешёвого твердого топлива. В остальных случаях никаких достойных внимания приемуществ двухкамерная топка не имеет.

Газогенераторы для газификации твердого топлива существуют давно. Позволяют преобразовать различные виды твердого топлива, в том числе дрова и отходы дерева, в газообразное топливо. Газ намного легче транспортируется, на газу может работать двигатель внутреннего сгорания, и т.д. Генераторный газ может использоваться как сырьё в химической промышленности.

Установки для газификации топлива известны достаточно давно, за это время опробовано большое число конструктивных схем. Так в 50-х годах прошлого века в СССР были разработаны и серийно выпускались газогенераторные установки для тракторов, передвижных электростанций. Все существующие конструкции базируются на опробованных ранее схемах и не имеют принципиальных преимуществ.

Генераторный газ образуется при термическом разложении компонентов топлива. Для необходимого нагрева сжигается часть этого же топлива. Несмотря на существование различных типов установок газификации древесины характеристики газа получаемого в них достаточно постоянны. Так теплота сгорания газа всего 4-5 МДж/кг. Основные горючие составляющие генераторного газа это угарный газ и водород. Угарный газ образуется в результате неполного сгорания углерода топлива при недостатке кислорода и высокой температуре. Водород образуется при термическом разложении паров воды в высокотемпературной зоне в присутствии углерода. Все реакции образования горючих газов идут с поглощением энергии.

• Легко видеть, что наличие паров воды способствует улучшению параметров генераторного газа, однако введение воды в топку в любом виде, снижает низшую (рабочую) теплоту сгорания топлива. Если «газогенератор» — это котел для получения тепла, где газ из предтопка сгорает в топке, то увлажнение позволит лишь перераспределить (незначительно) тепловыделение между предтопком и топкой при неизбежном росте расхода топлива. Снижение тепловыделения в предтопке полезно, с точки зрения долговечности частей, находящимся под воздействием высокой температуры. Часто использование сухих отходов древесины приводит к быстрому выходу из строя предтопка, чего нет в «обычных» котлах. Избыточная влажность дров, также вредна для газогенерации вследствие снижения жаропроизводительности топлива и понижения температуры в зоне горения.

Основная причина низкой теплоты сгорания генераторного газа — это забаластированность азотом воздуха, подаваемого в газогенератор. Исправить это можно применением кислородного дутья, но это усложняет установку и снижает экономическую эффективность.

Значительной является проблема очистки газа от дегтя, золы, сажи, водяного пара. Присутствие примесей в газе, идущем в двигатель, резко сокращает его ресурс. Фильтры громоздки, требуют регулярного обслуживания, замены фильтрующего материала. Наличие в генераторном газе значительной концентрации угарного газа и ядовитых продуктов неполного сгорания дерева ( включая канцерогенные) делает обслуживание установки сложным, небезопасным мероприятием.

Газ на выходе из газогенератора, как правило, имеет температуру 400-800 °С. До подачи газа в двигатель внутреннего сгорания его необходимо охладить. Технически это не сложно, но связано с определенными затратами.

Двигатель для работы на генераторном газе должен быть специально подготовлен для этого. Применение серийного двигателя приводит к снижению кпд и мощности, часто требует применения дизельного топлива для стабилизации работы.

В итоге, на самом современном оборудовании с использованием газогенератора и двигателя внутреннего сгорания для выработки электроэнергии из отходов дерева — в электричество преобразуется не более 18% располагаемой энергии топлива. При этом к моменту окупаемости установки ресурс ДВС закончится.

В настоящее время в Европе появились газогенераторные установки, где газификация осуществляется при высоком давлении (50 атм.) на катализаторе. Вероятно, из такой установки можно получить газ гораздо более высокого качества. При переходе от ископаемого топлива к возобновляемым видам, таким как древесная биомасса, возможно широкое распространение таких установок. Что, однако, невозможно без активной государственной поддержки. Чем не инновационное развитие?