Новости Энциклопедия
Библиотека Новые книги
Анекдоты Ссылки
Карта сайта О сайте

ГАЗОГЕНЕРАТОР

ГАЗОГЕНЕРАТОР, аппарат для превращения твёрдого топлива в газообразное (генераторный газ).

Первый Г. был построен в 1839. До 1881 Г. использовались почти исключительно для целей нагревания. В 1881 был построен Г., к-рый давал газ для стационарного двигателя внутреннего сгорания. Г. для автомобильного двигателя был построен в 1905.

В наст. время Г. получили широкое распространение. Они делятся по назначению на стационарные (для нужд з-дов, коммунальных предприятий), передвижные (для небольших передвижных энергоустановок) и транспортные (для тракторных, автомобильных, судовых и т. п. двигателей).

Применение транспортных Г. даёт возможность вместо дефицитного жидкого топлива (бензина, лигроина, керосина и т. п.) использовать для работы тракторов, автомобилей, мотовозов, катеров и т. п. многие виды твёрдого топлива.

В 1935 СНК СССР и ЦК ВКП(б) спец. решением обязали перевести на твёрдое топливо автотракторный парк, занятый на лесоразработках. Это решение вызвало перелом в области конструирования и применения транспортных газогенераторов.

В дальнейшем темпы развития транспортных Г. были указаны в решениях XVIII съезда ВКП(б): "Перевести на газогенераторы все машины на лесозаготовках, а также значительную часть тракторного парка сельского хозяйства и автомобильного парка".

Газификация топлива в Г. Процесс превращения твёрдого топлива в газообразное называется газификацией. Газификация топлива состоит из большого количества промежуточных термохимических преобразований, в результате чего получаются конечные продукты: горючие газы (окись углерода, водород, метан), негорючие газы (азот, углекислый газ, кислород) и нек-рые др. продукты (пары воды, смолы и др.). По способу газификации твёрдого топлива автотракторные Г. можно разделить на 2 основных типа: 1) Г. с прямым процессом газификации; 2) Г. с обратным или опрокинутым процессом газификации. В последнее время широкое распространение получил Г. с горизонтальным процессом газификации.

Рис. 1. Схемы процессов газификации: а - прямого, б - обратного и в - горизонтального. Расположение зон: I - зона горения или окисления; температура 1100 - 1300°; II - зона восстановления; температура 900 - 1000°; III - зона сухой перегонки; температура 900 - 300°; IV-зона подсушки; температура 150°. Основные части Г.: 2 - бункер; 2 - камеры горения; 3 - колосниковая решётка; 4 - зольник
Рис. 1. Схемы процессов газификации: а - прямого, б - обратного и в - горизонтального. Расположение зон: I - зона горения или окисления; температура 1100 - 1300°; II - зона восстановления; температура 900 - 1000°; III - зона сухой перегонки; температура 900 - 300°; IV-зона подсушки; температура 150°. Основные части Г.: 2 - бункер; 2 - камеры горения; 3 - колосниковая решётка; 4 - зольник

Г. с прямым процессом газификации. В нижней части Г. (рис. 1, а) имеется колосниковая решётка 3. Отбор газа работающим двигателем осуществляется в верхней части Г. Воздух, необходимый для газификации топлива, поступает через колосниковую решётку; кислород воздуха вступает с углеродом топлива в экзотермическую реакцию (с выделением тепла):

С+O2=СО2+97600 калорий

(1 моль углерода + 1 моль кислорода = 1 молю углекислоты + 97 600 калорий).

Та часть Г., где происходит окисление (горение) углерода топлива, носит название зоны окисления, или зоны горения. В связи с выделением большого количества тепла темп-pa в зоне горения достигает 1100 - 1300°, в результате чего слои топлива, находящиеся выше зоны горения, нагреваются до 900 - 1100°. Углекислота, проходя через слой раскалённого углерода, вступает с ним в эндотермическую реакцию (с поглощением тепла), протекающую по формуле:

CO2+C=2CO-38790 калорий

(1 моль углекислоты + 1 моль углерода = 2 молям окиси углерода - 38790 калорий).

Водяные пары, выделившиеся при газификации топлива и поступившие вместе с воздухом (в Г. с прямым процессом предусматривается спец. подача воды), соприкасаясь с раскалённым углеродом, также вступают с ним в эндотермическую реакцию:

Н2О+С=СО+Н2-28380 калорий

(1 моль водяного пара + 1 моль углерода = 1молю окиси углерода + 1 моль водорода - 28380 калорий).

Образование метана происходит при соприкосновении водорода водяных паров с раскалённым углеродом по следующей реакции:

2+С=СН4

(2 моля водорода+1 моль углерода = 1 молю метана).

В связи с тем что в зоне раскалённого углерода углекислота восстанавливается в окись углерода, эта часть Г. называется зоной восстановления. Для успешного протекания реакции восстановления углекислоты в окись углерода и реакции разложения Н2О необходимо, чтобы темп-ра в зоне восстановления была не ниже 900-1100°.

Лучеиспусканием раскалённого слоя топлива и газами, поднимающимися вверх, нагреваются также слои топлива, лежащие выше зоны восстановления. Под действием высоких темп-р, при отсутствии кислорода, происходит сухая перегонка топлива. Та часть Г. (выше зоны восстановления), где топливо под воздействием тепла подвергается сухой перегонке, называется зоной сухой перегонки. Здесь выделяются из топлива смолы, спирты, кислоты и др. продукты.

Выше зоны сухой перегонки располагается зона подсушки топлива. В этой зоне выделяются пары воды. Темп-pa газов в зоне подсушки не превышает 150°.

В результате газификации, сухой перегонки и подсушки топлива, в верхней части Г. будет находиться газ, состоящий из СО, СО2, Н2, СН4, водяных паров, смол, спиртов и др. продуктов. В таком составе газ поступает в очистители под влиянием разрежения, создаваемого двигателем.

Так. обр., при прямом процессе газификации движение газов происходит снизу вверх, с отбором газа в верхней части Г. Такой процесс применяют лишь в случае газификации топлива, содержащего незначительное количество смол (напр., древесный уголь, антрацит, кокс). Объясняется это след.: при газификации топлива, богатого смолами, продукты сухой перегонки (гл. обр., смолы), попадая в цилиндр двигателя, загрязняют поверхность клапанов, камеры сгорания, поршня и колец до такой степени, что приостанавливают работу двигателя.

Г. с опрокинутым процессом газификации. В случае применения топлива, содержащего смолы (напр., древесины, торфа и др.), используют обратный или опрокинутый процесс газификации (рис. 1, б). Отличие опрокинутого процесса от прямого заключается в том, что воздух входит в слой топлива на нек-рой высоте, а отбор газа двигателем производится внизу Г. Благодаря этому продукты, скопляющиеся в зоне сухой перегонки, просасываются через окислительную зону с высокой темп-рой (1100 - 1300°), и все смолистые вещества, а также часть влаги под действием высоких темп-р разлагаются.

Г. с опрокинутым процессом газификации имеют след. преимущества перед Г. с прямым процессом: 1) большую универсальность с точки зрения возможности применения различных сортов топлив без опасности засмоления двигателя; 2) более высокое использование хим. энергии топлива за счёт разложения смолистых продуктов зоны сухой перегонки; 3) возможность дозаправки F. без остановки двигателя; 4) упрощение конструкции газогенераторной установки (отсутствует подача воды и др.); 5) большую устойчивость процесса при работе двигателя на переменном режиме.

Горизонтальный процесс газификации (рис. 1,в) характеризуется тем, что поток отсасываемого газа движется не противоположно опускающемуся топливу, как это имеет место в F. прямого процесса, а перпендикулярно к направлению движения топлива.

В большинстве случаев при опрокинутом и горизонтальном процессах газификации воздух подводится через фурмы с высокой скоростью (порядка 20 - 40 м/сек). При прямом процессе газификации воздух поступает через колосниковую решётку.

Табл. 1. Химический состав и некоторые свойства генераторного газа, полученного из различных видов топлива
Табл. 1. Химический состав и некоторые свойства генераторного газа, полученного из различных видов топлива

(Примечания: 1. Приведённые данные соответствуют газу, отнесённому к условиям 0° и 760 мм ртутного столба.

2. Данные, относящиеся и древесному углю антрациту и торфяному коксу" являются ср. из ряда опытов.)

Верхняя часть всякого Г., в к-рую загружается топливо и где оно подсушивается и подвергается сухой перегонке (т. е. проходит подготовку перед газификацией), называется бункером. Часть Г., в к-рой происходит газификация топлива (зона горения и зона восстановления), называется камерой газификации. Часть Г., лежащая ниже колосниковой решётки, в к-рой собирается зола и очаговые остатки, называется зольником.

Состав сухого генераторного газа приведён в табл. 1.

Получаемые в Г. горючие газы не равноценны по теплотворной способности (табл. 2).

Наиболее ценным компонентом в газе является окись углерода (СО). Поэтому всегда стремятся вести процесс газификации так, чтобы получить максимально возможное количество окиси углерода. При газификации древесного угля содержание СО доходит до 30 - 32 %. Этому способствуют высокие темп-ры в зоне окисления и повышенная скорость воздушного дутья.

Приготовленный в Г. газ непригоден, без предварительной очистки и охлаждения, для сгорания в двигателе, т. к. сильно загрязнён сажей и золой, имеет высокую темп-ру и содержит значительное количество паров воды, что уменьшает наполнение двигателя горючей частью рабочей смеси. Поэтому выходящий из Г. газ пропускается через очистители и охладители, к-рые входят в состав газогенераторной установки.

Табл. 2. Теплотворная способность газов и газовоздушных смесей
Табл. 2. Теплотворная способность газов и газовоздушных смесей

Очистка и охлаждение газа. По выходе из Г. газ подвергается очистке от механических примесей, к-рые состоят из: 1) мелких частиц угля, 2) сажи и 3) стекловидных спекшихся частиц золы. К очистителям газа предъявляются след. требования: 1) небольшие размеры и вес; 2) простота устройства и облегчённый доступ для выполнения операций технического ухода; 3) надёжность в работе, т. е. хорошая очистка газа за весь период между операциями технического ухода; 4) возможно меньшее сопротивление потоку газа; 5) охлаждение газа. Устройство очистителей, удовлетворяющих перечисленным выше требованиям, - задача сложная и полностью не решённая. Несмотря на большое количество разработанных конструкций сухих (динамических и поверхностных), мокрых (поверхностных), жидкостных (промыватели) и комбинированных очистителей, нет конструкции, обеспечивающей полную очистку газа. Лучшие результаты даёт такой способ последовательной очистки газа: 1) грубая очистка; 2) промежуточная очистка и 3) тонкая очистка.

Рис. 2. Схемы очистителей генераторного газа: а - сухой инерционный типа 'циклон'; б - инерционно-ударный, пластинчатый или дисковый; в - тонкий, комбинированный с матерчатыми фильтрами; г - тонкий, комбинированный с металлическими кольцами
Рис. 2. Схемы очистителей генераторного газа: а - сухой инерционный типа 'циклон'; б - инерционно-ударный, пластинчатый или дисковый; в - тонкий, комбинированный с матерчатыми фильтрами; г - тонкий, комбинированный с металлическими кольцами

Грубая очистка производится центробежными очистителями, называемыми циклонами (рис. 2, а). В циклонах газ с большой скоростью подводится патрубком 1 (расположенным по касательной) к цилиндру 2 циклона и вращается вокруг внутреннего цилиндра 3. В результате вращения взвешенные в газе частицы центробежной силой отбрасываются к стенке цилиндрической части 2 очистителя и по ней сползают в пылесборник 5, откуда периодически удаляются через люк 6. Далее поток газа резко изменяет направление движения (из горизонтальной плоскости в вертикальную) и через патрубок 3 выходит из очистителя. При резком изменении направления газового потока снова происходит отделение нек-рых взвешенных в газе частиц, к-рые также собираются в пылесборнике 5. Это достигается введением в циклон пылеотбойного аппарата 4, состоящего из 2 рядов неподвижных, выгнутых лопаток, через которые газ проходит на пути к выходному патрубку 3. Циклоны улавливают крупные механические примеси размером от 2 - 3 мм до 50 - 60 μ; поэтому газ, выходящий из циклона, направляется для дальнейшей очистки.

Дополнительная очистка газа производится в пластинчатых очистителях. Они представляют цилиндры или коробки, с герметично закрываемыми люками 2 (рис. 2, б). Внутрь цилиндров вставлены секции с набором дисков 3, имеющих отверстия диам. в 8 - 15 мм. Т. к. отверстия в 2 соседних дисках не совпадают, то поток газа, при движении через эти отверстия в дисках, многократно меняет направление. При этом угольная пыль и зола выделяются из общего потока газа и выпадают вниз на стенки цилиндра. Одновременно с очисткой происходит и охлаждение газа; соприкасаясь с тонкими стенками цилиндра и дисков, газ отдаёт им часть тепла, к-рое затем отводится в окружающий воздух. По мере охлаждения газа водяной пар начинает конденсироваться. Установлено, что капельки жидкости обволакичают частицы механических примесей, что улучшает осаждение пыли и золы. Поэтому в тех местах, где происходит конденсация паров воды в капельки жидкости, ставят большее число дисков (с меньшими интервалами между ними). Для улучшения очистки и большего охлаждения газа его пропускают не через 1, а через неск. цилиндров (2 - 4), соединённых последовательно (один за др.). Выпадающие вниз механические примеси удаляются через люки, а вода стекает через сливное отверстие. В нек-рых случаях грубая очистка осуществляется только одними пластинчатыми очистителями.

Тонкая очистка газа. Для тонкой очистки газа, получаемого в древесноугольных и антрацитовых Г., применяют преимущественно поверхностные, сухие очистители - фильтры, причём в качестве фильтрующего материала находят применение ткань, войлок и др. материалы. Для очистки газа, полученного из бессмольных топлив, применяются также др. типы очистителей: масляные и сухие с различными наполнителями (морская трава, стружка, стеклянная вата и др.). При сравнительно небольшой фильтрующей поверхности, матерчатые очистители дают хорошую очистку газа. На рис. 2, в, приводится схематический чертёж очистителя с матерчатыми фильтрами, устанавливаемого на автомобилях ЗИС. Очиститель представляет вертикально расположенный цилиндр 1 из тонкой листовой стали. В нижней части цилиндра на нек-ром расстоянии от днища, на решётке, насыпан кокс 2 для грубой очистки газа. Частичная очистка газа от тяжёлых примесей угля, шлака и золы происходит при выходе газа в нижнюю часть очистителя. По выходе из патрубка 3 скорость газового потока резко уменьшается, направление движения изменяется, поэтому крупная пыль и зола выделяются из газового потока и падают на дно очистителя. Окончательная, тонкая, очистка газа производится в матерчатых фильтрах очистителя, Фильтры 4 состоят из неск. металлических каркасов, на к-рые надеты двойные чехлы из ткани. Все каркасы с чехлами крепятся к одной крышке 5, к-рая вместе с ними легко вставляется в корпус очистителя через верхний люк. Путь газового потока указан стрелками. При выходе из слоя кокса газ проходит через поры ткани и оставляет на поверхности ткани мельчайшую пыль, размером до 5 {л. Тонкие ворсинки ткани в значительной степени увеличивают фильтрующий эффект, без заметного повышения сопротивления. Если поверхность ткани фильтра увлажнится или засмолится, сопротивление газовому потоку резко возрастает, и фильтр становится практически непригодным. Поэтому матерчатые фильтры работают удовлетворительно лишь в том случае, если через них проходит сухой газ.

Внутри корпуса очистителя, под матерчатыми фильтрами, помещена металлическая коробка 6. При тряске автомобиля (во время движения) матерчатые фильтры встряхиваются, а частицы механических примесей, осевшие на поверхности ткани, сваливаются в коробку 6, к-рая периодически очищается через люк 7. Кокс загружается и выгружается через люк 8, Грубые механические примеси, оседающие на дно очистителя, удаляются через люк 9. Все люки закрываются герметично крышками с резиновыми прокладками.

Вывод газа из очистителя происходит через патрубок 10, в к-ром установлена предохранительная металлическая сетка 11. Если фильтры 4 повреждены и газ не фильтруется, а выходит из очистителя засорённым, предохранительная сетка быстро забивается угольной пылью; сопротивление газовому потоку при этом резко возрастает, заметно ухудшается работа двигателя, что и указывает на неисправность фильтра.

Для очистки газа с большим содержанием влаги, получаемого в древесных Г., применяют очистители с металлическими кольцами. Гораздо реже применяют очистители с пробковой или древесной стружкой, растительными или металлическими щётками. При одинаковых габаритных размерах очистителя, кольца, представляющие подые цилиндрики с высотой, равной диам., дают большую поверхность и лучшую очистку газа.

На рис. 2, г, показан очиститель с металлическими кольцами, устанавливаемый на автомобилях ГАЗ. Этот очиститель представляет вертикально расположенный цилиндр 1 из тонкой листовой стали. Внутри очистителя укреплены на разной высоте две решётки 2. На эти решётки насыпаны металлические кольца 3, изготовленные из тонкой листовой стали. Для защиты от разъедающего действия примесей газа и конденсата, кольца покрываются антикоррозийным покрытием. Пары воды, попадающие в очиститель вместе с газовым потоком, конденсируются на поверхности колец. По мере продвижения газового потока вверх содержание в газе примесей и влаги уменьшается. С течением времени количество отложений механических примесей на поверхности колец увеличивается. Конденсат, стекающий сверху вниз, непрерывно смывает с них часть осевшей пыли. Для засыпки и промывки колец в очистителе имеются два люка 4, расположенных на уровне секций. Для удаления конденсата имеется сливная трубка 5, установленная на небольшой выс. от днища очистителя.

Большая ёмкость этих очистителей (табл. 3) одновременно используется как газгольдер с нек-рым запасом газа, для улучшения работы двигателя на переменных режимах нагрузки.

Очистители с кольцами, устанавливаемые на тракторах, принципиально ничем не отличаются от рассмотренного.

В наст. время изыскиваются способы улучшения тонкой очистки газа, т. к. очистители с кольцами имеют ряд эксплоатационных недостатков: 1) при уплотнении колец ухудшается очистка газа и увеличивается сопротивление газовому потоку; 2) большой расход колец вследствие коррозионного действия кислорода воздуха при остановках двигателя.

В том случае, если газ при проходе через очистители охлаждается недостаточно, в систему газогенераторной установки включают спец. охладитель. Напр., в систему газогенераторной установки ХТЗ-Т2Г включён охладитель радиаторного типа, к-рый расположен в передней части трактора и при работе обдувается воздухом, засасываемым вентилятором двигателя.

Приготовление газо-воздушной рабочей смеси (смесители). После очистки и охлаждения Г., газ подводится к двигателю. Для образования газовоздушной рабочей смеси применяются смесители (рис. 3). Воздушный 1 и газовый 2 потоки смешиваются в общий поток 3 рабочей смеси, направляемый по всасывающим трубам в цилиндры двигателя. Смеситель должен удовлетворять след. требованиям: 1) обеспечивать наивыгоднейший состав рабочей смеси для любого режима работы двигателя, напр., при холостом ходе неск. обогащенную смесь, при нормальной нагрузке - неск. обеднённую смесь; 2) обеспечивать бесперебойный переход двигателя с одного режима работы на др.; 3) оказывать минимальное сопротивление потоку рабочей смеси в цилиндры двигателя; 4) быть простым и надёжным в работе и удобным для регулирования; 5) обеспечивать хорошее перемешивание газа с воздухом на всех рабочих режимах двигателя Сот холостого хода до максимальной нагрузки). Существуют различные типы смесителей. Наибольшее распространение получили смесители эжекционного типа, к-рые применены на двигателях отечественных газогенераторных тракторов (ЧТЗ-СГ65 и ХТЗ-Т2Г) и автомобилей (ГАЗ и ЗИС).

Рис. 3. Смеситель эжекционного типа: 1 - воздушный поток; 2 - газовый поток; 3 - рабочая смесь; 4 - заслонка для регулировки подачи воздуха; 5 - заслонка для регулировки подачи газа; 6 - рычаг заслонки 5
Рис. 3. Смеситель эжекционного типа: 1 - воздушный поток; 2 - газовый поток; 3 - рабочая смесь; 4 - заслонка для регулировки подачи воздуха; 5 - заслонка для регулировки подачи газа; 6 - рычаг заслонки 5

Смеситель имеет заслонки для качественной и количественной регулировки газо-воздушной смеси. Качественная регулировка осуществляется заслонкой 4, установленной в воздушном патрубке. Меняя положение заслонки, изменяют качество смеси за счёт количества воздуха, подводимого в смеситель. Количественная регулировка осуществляется дроссельной заслонкой 5, установленной в газо-воздушном патрубке. На двигателях автомобилей дроссельная заслонка 5 при помощи рычага 6 и промежуточных тяг соединена с педалью акселератора и манеткой, смонтированной на кронштейне рулевой колонки. Для регулирования оборотов холостого хода двигателя рычаг 6 снабжён упорным регулировочным винтом. На двигателях тракторов дроссельная заслонка 5 при помощи рычага 6 и промежуточных тяг соединена с регулятором числа оборотов.

Смеситель крепится к всасывающему коллектору на месте карбюратора (трактор ХТЗ-Т2Г, автомобили ГАЗ и ЗИС) или к промежуточному трубопроводу (трактор ЧТЗ-СГ65), соединённому со всасывающим коллектором. Все соединения осуществляются с помощью уплотнительных прокладок с целью исключить возможность подсоса воздуха. После тонкой очистки газ увлекает с собой нек-рое количество влаги. Для улавливания этой влаги в нек-рых газогенераторных установках (напр., НАТИ-Г25, ХТЗ-2Г, ЗИС-21) перед смесителем устанавливается конденсационный бачок (отстойник).

Газогенераторные установки, работающие на древесном топливе. На рис. 4 приведена схема газогенераторной установки НАТИ-Г25.

К корпусу 1 Г. приварен кольцевой пояс 2. Этим кольцевым поясом Г. опирается на высокую жёсткую опору 3, укреплённую на изогнутых концах 4 поперечных швеллеров рамы. Рама укреплена на корпусе коробки передач. Впереди Г. установлены 2 очистителя газа - циклоны 5. Патрубок 1-го циклона и Г. соединены трубопроводом 6 с диафрагменным компенсатором 7. Под сиденьем водителя установлен 1-й пластинчатый очиститель-охладитель газа 8, а впереди сиденья (на месте топливного бака) установлены ещё 3 таких очистителя-охладителя 9. Впереди радиатора двигателя установлен тонкий очиститель газа 10, состоящий из четырёх вертикальных цилиндров, заполненных кольцами (числом до 21 тыс. в каждом, диам. в 15 мм и выс. в 15 мм). Все очистители соединены металлическими трубопроводами 11 большого диам. С правой стороны радиатора за тонкими очистителями установлены отстойник конденсата 12 и смеситель 13. Воздушная и дроссельная заслонки рабочей смеси установлены не в корпусе смесителя, а в соединённых с корпусом смесителя патрубках. Топливо (древесные чурки) весом до 100 кг загружается в бункер через люк. Г. работает по опрокинутому процессу. Расположение зон след. (сверху вниз): IV - зона подсушки; III - зона сухой перегонки; II - зона восстановления; I - зона горения. Подвод воздуха к фурмам осуществляется через 2 воздушные, диаметрально противоположные коробки, снабжённые обратными клапанами. Поток газа в Г. движется сверху вниз. Пройдя топливник и колосниковую решётку, газ поднимается вверх по кольцевому пространству между стенками корпуса и бункера Г. и выходит через патрубок отбора газа. Далее газ проходит 2 грубых очистителя (циклоны), горизонтальные пластинчатые очистители-охладители, тонкие очистители с кольцами, отстойник конденсата и направляется в смеситель. Из смесителя газо-воздушная рабочая смесь поступает по всасывающему коллектору в цилиндры двигателя.

Рис. 4. Схема газогенераторной установки Г-25 (трактор ЧТЗ-СГ-65): 1 - корпус; 2 - кольцевой пояс; 3 - опора; 4 - поперечные швеллера рамы; 5 - очистители газа - циклоны; 6 - трубопровод; 7 - диафрагменный компенсатор; 8, 9 - пластинчатые очистители-охладители; 10 - тонкий очиститель газа; 11 - соединительные трубопроводы; 12 - отстойник конденсата; 13 - смеситель
Рис. 4. Схема газогенераторной установки Г-25 (трактор ЧТЗ-СГ-65): 1 - корпус; 2 - кольцевой пояс; 3 - опора; 4 - поперечные швеллера рамы; 5 - очистители газа - циклоны; 6 - трубопровод; 7 - диафрагменный компенсатор; 8, 9 - пластинчатые очистители-охладители; 10 - тонкий очиститель газа; 11 - соединительные трубопроводы; 12 - отстойник конденсата; 13 - смеситель

Аналогично устроена газогенераторная установка ХТЗ-2Г трактора ХТЗ-Т2Г. Газогенераторы, работающие на древесном топливе, устанавливаются также на автомобилях ГАЗ-АА и ЗИС-5. Общий вид газогенераторного трактора ЧТЗ-СГ-65 приведён на рис. 5.

Рис. 5. Общий вид трактора ЧТЗ-СГ-65 с газогенераторной установкой НАТИ-Г25: 1 - корпус газогенератора; 2 - кольцевой пояс; 3 - полукольцевая высокая опора; 4 - поперечный швеллер рамы; 5 - циклоны; 6 - первый пластинчатый очиститель; 7 - пластинчатые очистители; 8 - тонкие очистители с кольцами; 9 - отстойник конденсата; 10 - смеситель
Рис. 5. Общий вид трактора ЧТЗ-СГ-65 с газогенераторной установкой НАТИ-Г25: 1 - корпус газогенератора; 2 - кольцевой пояс; 3 - полукольцевая высокая опора; 4 - поперечный швеллер рамы; 5 - циклоны; 6 - первый пластинчатый очиститель; 7 - пластинчатые очистители; 8 - тонкие очистители с кольцами; 9 - отстойник конденсата; 10 - смеситель

В последнее время появились газогенераторные установки, в к-рых вся очистка и охлаждение газа осуществляются в водяном очистителе радиаторного типа. Примером такой схемы м. б. газогенераторная установка ЗИС-41 (рис. 6). Древесно-чурочный Г. обычного типа снабжён качающейся колосниковой решёткой, увеличивающей срок работы Г. без перезарядки. Очиститель, монтируемый перед радиатором автомобиля, хорошо охлаждается встречным воздухом. Он состоит из нижнего поддона (разделённого на 5 отсеков) с водой, наполненного до определённого уровня, верхнего коллектора и вертикальных трубок эллиптического сечения, служащих для охлаждения газа. Газ проходит эти трубки последовательно. Очистка газа осуществляется благодаря удару движущегося потока газа о поверхность воды при изменении направления движения газа из одной трубки в другую.

Рис. 6. Схема газогенераторной установки ЗИС-41 (автомобиль ЗИС-5). Основные части: 1 -газогенератор; 2 - очиститель-охладитель; 3 - тонкий очиститель газа
Рис. 6. Схема газогенераторной установки ЗИС-41 (автомобиль ЗИС-5). Основные части: 1 -газогенератор; 2 - очиститель-охладитель; 3 - тонкий очиститель газа

Во время работы двигателя вода в сообщающихся отсеках поддона занимает различные уровни (рис. 6), т. к. разрежение газа в отсеках постепенно возрастает. Мелкие частицы угля, угольная пыль и зола, задержанные водой, собираются на дне поддона и, по мере их накопления, периодически удаляются оттуда. Газогенераторная установка ЗИС-41 имеет комбинированный тонкий очиститель для воздуха и газа, к-рый, кроме того, является смесителем.

Газогенераторные установки, работающие на древесно-угольном топливе. На рис. 7 приводится схема газогенераторной установки Г-21, а на рис. 8 общий вид автомашины ГАЗ-АА с газогенераторной установкой Г-21. Г. и вертикальный очиститель расположены за кабиной водителя. Охладитель и 1-й очиститель газа, в виде полого цилиндра с крышками по концам, установлен под платформой, поперёк рамы. Патрубки Г. 1 и горизонтального очистителя 2 соединены диафрагменным компенсатором 3. Патрубки горизонтального и вертикального (тонкого) очистителей соединены резиноасбестовым шлангом. Газ по выходе из Г. поступает в горизонтальный цилиндрический очиститель-охладитель 2. Осаждение угольной пыли и золы происходит вследствие резкого падения скорости газового потока в цилиндре очистителя. Охлаждение газа происходит вследствие того, что тепло от частиц газа передаётся стенкам цилиндра и трубопроводам, к-рые всё время обдуваются холодным воздухом (при быстром движении автомобиля). Из горизонтального очистителя-охладителя газ поступает в вертикальный очиститель тонкой очистки 4, в к-ром происходит отделение пыли, содержащейся в газе после грубой очистки. Далее газ но металлическому трубопроводу направляется к смесителю 5, установленному на всасывающем коллекторе двигателя. Из смесителя газо-воздушная смесь по всасывающему коллектору направляется в цилиндры двигателя.

Кроме древесины и древесного угля, в Г. могут использоваться каменные угли (бурые, антрацит и др.), торф (торфобрикеты, торфяной кокс), солома (брикеты) и др. виды топлива. Однако по ряду причин (большая зольность, шлакообразование, наличие серы, затруднения при изготовлении брикетов) эти виды топлива пока не получили такого широкого применения в Г. транспортного типа, какое имеет древесина. Проводимые в наст. время экспериментальные работы в этой области показывают, что созданием спец. конструкций Г., учитывающих специфические особенности каждого из перечисленных выше топлив, успешное использование их вполне возможно. Большие и повсеместные запасы этих топлив делают проблему использования их актуальной.

Работа автотракторных двигателей на генераторном газе. Перевод карбюраторного двигателя (см.) или дизеля (см.) на питание газо-воздушной рабочей смесью приводит к значительному снижению мощности (на 30 - 35%). Основные причины: 1) меньшая теплотворная способность газо-воздушной смеси (500 - 550 калорий на 1 м3, вместо 780 - 820 калорий керосино-бензино-воздушной рабочей смеси); 2) меньшее заполнение рабочего объёма цилиндра газо-воздушной смесью (справедливо в том случае, если сопротивление всасыванию газовой смеси при работе на газе больше, чем сопротивление всасыванию при работе на бензине); 3) замедленное горение газо-воздушной смеси, а особенно при тех степенях сжатия, к-рые приняты в карбюраторных двигателях; 4) содержание влаги в газо-воздушной рабочей смеси; 5) повышенная темп-pa газовоздушной рабочей смеси (при плохом охлаждении газа). Чтобы не допускать значительного снижения мощности, принимают след. меры: 1) степень сжатия в двигателе доводят до 6,5-9,0 (дальнейшее повышение степени сжатия не применяется из-за ненадёжной работы свечей и приборов зажигания); 2) увеличивают диам. и выc. подъёма всасывающего клапана; изменяют фазы газораспределения; 3) исключают подогрев рабочей смеси во всасывающем коллекторе и увеличивают размеры его каналов; 4) увеличивают диам. цилиндров; 5) обогащают генераторный газ присадкой жидкого топлива (применяется редко); 6) применяют наддув газовой смеси в двигатель; 7) применяют алюминиевые головки цилиндров в поршни.

Рис. 7. Схема газогенераторной установки F-21 (автомобиль ГАЗ-АА). Основные части: 1 -газогенератор; 2 - грубый цилиндрический горизонтальный очиститель-охладитель; 3 - компенсатор; 4 - тонкий очиститель газа; 5 - смеситель газа с воздухом
Рис. 7. Схема газогенераторной установки F-21 (автомобиль ГАЗ-АА). Основные части: 1 -газогенератор; 2 - грубый цилиндрический горизонтальный очиститель-охладитель; 3 - компенсатор; 4 - тонкий очиститель газа; 5 - смеситель газа с воздухом

Рис. 8. Автомашина ГАЗ-АА с газогенераторной установкой
Рис. 8. Автомашина ГАЗ-АА с газогенераторной установкой

В табл. 3 и 4 приведены основные данные о газогенераторных установках, работающих на отечественных тракторах и автомобилях.

Табл. 3. Основные показатели газогенераторных автомобилей
Табл. 3. Основные показатели газогенераторных автомобилей

Табл. 3 (продрлжение)
Табл. 3 (продрлжение)

* (Приведённые к табл. 3 примечания указывают параметры универсальных Г. НАТИ-Г59У-01 и НАТИ-Г69-01, предназначенных для работы на древесных чурках, торфе и буром угле:1 Древесные чурки, торф и бурый уголь. 2 Влажность торфа не более 25%, бурого угля в пределах 20 - 32%. 3 118 л. 4 211 л. 5 Запас бурого угля 35 кг. 6 Запас бурого угля 61 кг. 7 244 мм. 8 300 мм. 9 100 мм. 10 150 мм, 11 480 мм. 12 557 мм. 13 110 мм. 14150 мм. 15 9 шт. 16 9 шт. 17 Только для универсальных газогенераторов, имеющих колосниковые решётки. 18 128 кг. 19 194 кг. 20 На древесных чурках. 21 На древесных чурках.)

Табл. 4. Основные показатели газогенераторных тракторов
Табл. 4. Основные показатели газогенераторных тракторов

* (Приведённые в табл. 4 примечания указывают параметры универсального газогенератора НАТИ-Г58У-01, предназначеного для работы на древесных чурках, торфе и буром угле: 1 Древесные чурки, торф, бурый уголь. 3 Влажность торфа не более 25%, бурого угля в пределах 20 - 32%. 3 Запас бурого угля 32 кг. 4244 мм. 5100 мм. 6360 мм. 7168 мм, 8 9 шт.)

Подготовка газогенераторной установки к работе и розжиг Г. 1) Произвести очистку зольника, газоочистителей и охладителей, отстойника конденсата и газопроводов от грязи и конденсата. 2) Проверить герметичность люков, соединительных фланцев шлангов, исправность газопроводов, а также надёжность крепления газогенераторной установки и отдельных узлов. 3) Проверить наличие топлива в бункере. Если бункер не полностью загружен топливом, необходимо прошуровать топливо и заполнить камеру газификации, не допуская чрезмерного измельчения и уплотнения, угля в ней. После шуровки догрузить бункер топливом и произвести очистку зольника от провалившейся туда угольной мелочи. Если в бункере и камере газификации вообще нет топлива (напр., после очистки Г. или ремонта), то при загрузке древесных Г. необходимо вначале загрузить камеру газификации древесным углем и затем догружать бункер древесными чурками (100 - 150 мм выше уровня фурм). 4) После загрузки бункера топливом и очистки зольника плотно закрыть люки. 5) Включить электровентилятор (на автомобилях ГАЗ и ЗИС) или запустить двигатель (у трактора ХТЗ-Т2Г основной двигатель запускают на бензине, а у трактора ЧТЗ-СГ-65 от пускового мотора). .6) Вставить в отверстия воздушных коробок зажжённые факелы, смоченные нефтепродуктами. При работе электровентилятора газ не подводится к смесителю, а перекрытием газовой заслонки направляется в атмосферу. При розжиге Г. от двигателя (СГ-65 и Т2Г) газ направляется в цилиндр двигателя, что является недостатком этой системы розжига Г., т. к. в начале газификации топлива газ имеет увеличенное содержание смол. 7) После того как раскалится уголь в зоне восстановления и начинается процесс газификации, запускают двигатель на газе или переводят на газ уже работающий на бензине двигатель. При исправной работе газогенераторной установки и двигателя процесс запуска или перевода на газ продолжается ок. 1 - 3 мин. и редко до 10 минут. После перевода двигателя на газ электровентилятор у автомобилей или пусковой мотор у трактора ЧТЗ-СГ-65 останавливают. В тракторе ХТЗ-Т2Г после перевода двигателя на газ выключается дополнительная камера, и двигатель работает далее с повышенной степенью сжатия.

Уход за Г. во время работы. 1) Нельзя заменять один вид топлива другим, т. к. это вызовет либо перегрев Г. и преждевременные прогары в камере газификации, коробление корпуса, колосников, либо засмоливание очистителей и двигателя. 2) При применении древесных установок не рекомендуется длительное время работать вхолостую (без нагрузки). 3) Необходимо своевременно догружать в бункер топливо (предварительно прошуровав находящееся в нём топливо), во избежание резкого ухудшения качества газа и снижения мощности двигателя. 4) Необходимо внимательно следить за герметичностью всех соединений, т. к. одной из основных причин, нарушающих нормальную работу двигателя, является подсос воздуха в систему газогенераторной установки. Подсосы, возникающие в Г., компенсаторе и циклонах, ведут к преждевременному сгоранию газа, перегреву газогенераторной установки и снижению мощности двигателя. Подсосы, возникающие в пластинчатых и тонких очистителях, отстойнике, смесителе и газопроводах, ведут к обеднению рабочей смеси и снижению мощности двигателя. 5) При остановке двигателя, когда разрежения в газогенераторной установке не будет, конденсат должен вытекать через спец. отверстия в пластинчатых и тонких очистителях, в отстойнике. Если конденсат не вытекает, следует проверить засорённость этих отверстий. 6) После постановки двигателя проводится технический осмотр газогенераторной установки, очистка зольника, камеры газификации, очистителей в сроки, предусмотренные правилами технического ухода.

При работе на тракторе или автомобиле, оборудованных газогенераторной установкой, необходимо соблюдать след. меры предосторожности: 1) открывая крышку загрузочного люка для загрузки топлива, не заглядывать внутрь бункера, т. к. при этом бывают случаи выбрасывания нагретого газа наружу; 2) открывая кочергой крышку зольникового люка, не становиться близко против отверстия зольника и не заглядывать туда до момента возникновения вспышки газа и выброса его вместе с частицами золы из зольникового люка; 3) в одежде пропитанной бензином, керосином и др. легко воспламеняющимися жидкостями, нельзя производить загрузку топлива в бункер, очищать зольник и шуровать топливо и т. д.; 4) во избежание отравления окисью углерода: а) нельзя заглядывать в бункер (при шуровке), низко наклоняя голову, б) розжиг и остановку Г. производить под открытым небом, под навесом или в хорошо вентилируемом помещении; в) после остановки двигателя плотно заткнуть пробками (из асбеста) отверстия воздушных коробок; 5) во избежание возникновения пожара: а) газогенераторные тракторы ставить вдали от легко воспламеняющихся материалов; б) не допускать розжига Г. или очистки его в горячем состоянии ок. складов нефтепродуктов, ок. деревянных сараев с соломой и др. легко воспламеняющимися материалами, на поле с жнивьём или скирдами; в) выгребаемую золу, уголь и шлак собирать в спец. противни, тушить их немедленно; г) содержать в хорошем состоянии противопожарное оборудование. В наст, время разработаны и опробованы противопожарные приспособления, допускающие использование газогенераторных тракторов на уборке урожая.

И. Мезин, П. Бузулуков

Литература: Вознесенский Н., Лёгкие газогенераторы, М.-Л., 1938; Герасимов Н., Правила технического ухода за колёсным газогенераторным трактором (СХТЗ-Г58У), М., 1943; Карпов В. и Фокин Н., Автотранспортные газогенераторные установки, М.-Л., 1938; Коссов С., Автотракторные газогенераторные установки, М.-Л., 1941; Левитан Б., ГАЗО генераторный трактор ХТЗ-Т2Г, 2 изд., М., 1942; Мезин И., Влияние диаметра и высоты камеры газификации на химический состав газа, "Труды Научно-экспериментального и проектировочного ин-та автотракторной промышленности", вып. 40, М.-Л., 1941; его же, Приготовление газовоздушной смеси и её влияние на работу двигателя, там же, вып. 38, 1940; Павловский Н. и Орлов С., Автомобильно-тракторные газогенераторные установки, М., 1939; Правила технического ухода за газогенераторным трактором ХТЗ-Т2Г, М., 1943; Правила технического ухода за трактором ЧТЗ СГ-65, М., 1943; Справочник. Газогенераторные тракторы и автомобили, газобаллонные автомобили, смазочные масла и горючее из древесины, М.-Л., 1943; Черномордик Б., Теория и расчёт транспортных газогенераторов, М. - Свердловск, 1943.


Источники:

  1. Сельскохозяйственная энциклопедия. Т. 1 (А - Е)/ Ред. коллегия: П. П. Лобанов (глав ред) [и др.]. Издание третье, переработанное - М., Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, 1949, с. 620





Пользовательского поиска



© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2001-2017
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://agrolib.ru/ "AgroLib.ru: Библиотека по агрономии"