Generátorový plyn

Generátorový plyn je plynné palivo pre vznetové motory vytvorené destiláciou dreva, dreveného uhlia alebo koksu priamo v automobile. Oproti nafte, alebo benzínu dosahuje nižšiu výhrevnosť, ale je dobre stlačiteľný, preto je možné prevádzkovať na generátorový plyn vznetové motory bez nutnosti zníženia kompresie. Zapálenia výbušnej zmesi generátorového plynu v spaľovacom priestore sa dosahuje vstreknutím malého množstva nafty.
Plynové generátory.
Generátorový plyn je možné vytvoriť z koksu, dreveného uhlia, alebo dreva. Plyn vygenerovaný z čistého dreva však obsahuje veľké množstvo obťažne odstrániteľných dechtových pár, ktoré sa usádzajú na piestových krúžkoch a ventiloch a lepia ich. Plynový generátor je zariadenie namontované v sacom trakte spaľovacieho motora, v ktorom je nasávaný vzduch preháňaný cez nádobu obsahujúcu tuhé palivo. Palivo je prietokom vzduchu ohrievané a v nižších vrstvách tlie, čím zároveň ohrieva nasávaný vzduch. Do vzduchu nasávaného do motora sa často pridáva voda, aby bol vlhší. Vzdušná vlhkosť sa vplyvom veľkého tepla horiacého paliva rozloží na kyslík a vodík a tým zvyšuje výhrevnosť nasávanej zmesi. Teplý vzduch destiluje vyššie vrstvy paliva, čím sa vzduch obohacuje o horľavý CO. V závislosti od použitého paliva sa rozlišujú dva typy generátorov:
Klasický generátor.
Sa používa pre koks, polokoks a drevené uhlie. Generátor sa skladá z valcovej nádoby s dvojitým plášťom. Vnútorný priestor je naplnený pevným palivom, ktoré sa v generátore nachádza v troch stavoch. Najnižšia vrstva (pozícia 4 na obrázku) horí, pretože vzduch vstupujúci do tejto vrstvy je bohatý na kyslík. Vrstva nad ňou (pozícia 5 na obrázku) je ohrievaná teplým vzduchom prechádzajúcim spodnou vrstvou, ale nehorí, pretože nemá dostatok kyslíka. Táto vrstva je rozžeravená. Najvyššia vrstva (pozícia 6) je teplým vzduchom, ktorý časť svojho tepla odovzdal v predošlej vrstve vysúšaná. Koks z najspodnejšej vrstvy po prehorení prepadáva roštom na spodnej časti nádoby a padá do popolníka (pozícia 3).
Nasávaný vzduch je do generátora vháňaný v hornej časti dvojitého plášťa (pozícia 1) do vonkajšieho priestoru plášťa (pozícia 2). Pri vstupe vzduchu do plášťa (pozícia 1) je tento niekedy zvlhčovaný. Vodná triešť, ktorá je pridaná do nasávaného vzduchu sa pri ceste vzduchu v plášti (pozícia 2) odparí. Následne sa vzduch dostáva k spodnému okraju nádoby, kde sa nad popolníkom (pozícia 3) cez rošt dostáva do vnútornej nádoby s pevným palivom. Dostáva sa do spodnej vrstvy paliva (pozícia 4), kde podporuje horenie za vzniku oxidu uhličitého (CO2) a veľkého množstva tepla. Po prechode do vyššej vrstvy (pozícia 5) teplý plyn ochudobnený o kyslík rozžeraví palivo, pričom dochádza k reakcii rozžeraveného plynu s uhlíkom a oxid uhličitý sa redukuje na vysoko horľavý oxid uhoľnatý (CO). Zredukovaný a čiastočne ochladený plyn postupuje do najvyššej vrstvy (pozícia 6), kde odovzdáva ďalšiu časť svojho tepla, čím predhrieva a vysúša náplň paliva. Vo vrchnej časti (pozícia 7) opúšťa plyn generátor. Tento plyn je však bezprostredne za generátorom nečistý, pretože pri prechode plynu generátorom tento z pevného paliva strháva pevné častice a popol, takže je nutné ďalšie dočisťovanie a ochladzovanie plynu.
Invertný generátor.
Invertný generátor sa používa pre vytváranie čistého plynu z dreva. V invertnom generátore je rozvrstvenie zmesi podobné, ako v klasickom generátore, ale vzduch prúdi zmesou opačným smerom. Prúdenie vzduchu generátorom opačným smerom je vynútené uvoľňovaním dechtových pár, ktoré nepriaznivo pôsobia na stav súčasti motora. Pri prechode dreveným uhlím po destilácii však je možné docieliť rozloženie týchto pár.
Vzduch vstupuje do generátora vo vrchnej časti (pozícia 1), ale na rozdiel od klasického generátora vstupuje rovno do vnútornej časti valca obsahujúceho drevo. Vstupuje do vrstvy obsahujúcej tlejúce drevo (pozícia 4), ktoré sa destiluje a obohacuje vzduch o dechtové pary, vlhkosť a oxid uhličitý. Cez túto vrstvu sa vzduch dostáva do najspodnejšej vrstvy (pozícia 3), ktorá obsahuje rozžeravené drevené uhlie. Tu sa oxid uhličitý redukuje na oxid uhoľnatý a vplyvom vysokej teploty sa zároveň rozkladajú vzdušné a dechtové pary. Pod vrstvou dreveného uhlia sa nachádza rošt a popolník (pozícia 2). Po prechode touto vrstvou plyn opúšťa generátor výstupom (pozícia 6) a putuje na ďalšie dočisťovanie a ochladzovanie.
Vzhľadom na to, že vzduch putuje cez generátor opačným smerom, neprechádza zohriaty vzduch cez vrstvu nedestilovaného dreva (pozícia 5), teda ju ani nevysúša. To však ani nie je žiaduce, pretože vlhkosť obsiahnutá v dreve sa využíva na zvýšenie výhrevnosti rozložením vodných pár na vodík a kyslík. Opačný smer prúdenia takisto spôsobuje, že vzduch po prechode vrstvy s uhlím neprechádza žiadnou ďalšou vrstvou, v ktorej by sa mohli zachytiť voľné častice popola vytrhnuté z vrstvy uhlia, preto je nutné vzduch dočistiť intenzívnejšie, ako pri klasickom generátore.
Na rozdiel od motorov na skvapalnený ropný plyn alebo stlačený zemný plyn, generátorové motory neobsahujú vo vypnutom stave nikde plyn stlačený, alebo vo vysokých koncentráciách, preto môžu byť generátorové nádoby opatrene obyčajnými vekami pre plnenie pevného paliva. Jedinou podmienkou je, že veko nesmie prepúšťať vzduch, aby generátor nenasával "falošný vzduch", ktorý bude putovať inou cestou, ako by mal a zníži účinnosť destilačného procesu.
Dočistenie plynu.
Po vytvorení plynu je v ňom obsiahnutý veľký podiel pevných častíc, prachu a v prípade plynu generovaného z dreva aj malý podiel dechtových pár. Preto je nutné tento plyn pred spálením v motore vyčistiť. Nečistý plyn okrem zníženia výhrevnosti a usadzovania pôsobí negatívne aj na opotrebenie dosadacích plôch a piestnych krúžkov a tým znižuje životnosť motora. Pevných nečistôt je možné zbaviť sa pomocou dynamického čističa plynu. Ide o valcovú nádobu, v ktorej plyn krúži a na spodnej časti prudko mení smer a vychádza po osi nádoby smerom hore von z čističa. Prudké zmeny pohybu nie sú schopné prachové častice a iné nečistoty sledovať vďaka svojej vysokej hybnosti, preto sa z prúdu vzduchu odtrhávajú a padajú na dno nádoby. Jemnejšie častice, ktoré nie sú oddelené v dynamickom čističi, uviaznu v jemnom čističi z drevenej vaty (obdoba papierového filtra v saní zážihového motora).
Využitie generátorového plynu.
Generátorové motory sa občas využívali počas 2. svetovej vojny v nákladných automobiloch, keď nebol dostatok nafty na pohon nákladných automobilov. Vzhľadom na to, že plynový generátor potrebuje určitú minimálnu teplotu pre tlenie uhlia, alebo dreva, je štart týchto motorov pomalý a zdĺhavý, preto nie sú vhodné na pohon vozidiel, ktoré musia byť v pohotovosti. Generátorový plyn má takisto menšiu výhrevnosť ako nafta alebo benzín, preto sa použitie týchto motorov vo svete masívnejšie nerozšírilo.