ГАЗОГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к топливной энергетике, а именно к газогенераторным устройствам, в основном использующим отходы лесопереработки, и может быть использована для питания двигателей внутреннего сгорания, для газификации и теплоснабжения в промышленности, сельском хозяйстве, для автономных поселений и т.д.
Известно устройство по патенту RU 2466177 МПК C10J 3/20 (2006.01) опубл. 10.11.2012, который содержит вертикально расположенную цилиндрическую камеру газификации, канал отвода газа, причем камера газификации помещена в термоизоляционный футляр. Процесс газификации в газогенераторах растянут по времени, то есть имеет большую инерционность. В связи с этим, недостатком данного устройства является высокая инерционность повышения производительности газогенератора при резком возрастании нагрузки на двигатель внутреннего сгорания, что ведет к низкой приемистости и возможности полной остановки двигателя внутреннего сгорания.
Наиболее близким по технической сущности является устройство по патенту RU 2555486 МПК C10J 3/20 (2006.01) опубл. 10.07.2015, которое принято в качестве прототипа заявленной разработки. Известный из прототипа газогенератор содержит вертикально расположенный корпус, индивидуальные дутьевые каналы с фурмами на конце, расположенными в зоне фурменного пояса, и канал отвода газа, воздушный коллектор, имеющий на конце трехходовой электромагнитный клапан, соединенный с форсажным воздушным контуром, камеру газификации, которая вместе с дутьевыми каналами помещена в термоизоляционный футляр.
В связи с тем, что процесс газификации растянут по времени, а также за счет того, что в прототипе при резком возрастании нагрузки давление за счет применения форсажного воздушного контура повышается только на впуске в газогенератор и из-за инерционности распространения волн давления в сторону впускного коллектора двигателя внутреннего сгорания подача дополнительного количества генераторного газа осуществляется с некоторой задержкой, прототип позволяет лишь незначительно повысить приемистость двигателя внутреннего сгорания. Вследствие этого недостатком прототипа является высокая инерционность повышения производительности газогенератора при резком возрастании нагрузки на двигатель внутреннего сгорания, что ведет к низкой приемистости и возможности полной остановки двигателя внутреннего сгорания.
Технический результат полезной модели - снижение инерционности повышения производительности газогенератора при резком возрастании нагрузки на двигатель внутреннего сгорания.
Сущность полезной модели заключается в том, что газогенератор содержит вертикально расположенный корпус с камерой газификации, индивидуальные дутьевые каналы с фурмами на конце, расположенными в зоне фурменного пояса, канал отвода газа, причем дутьевые каналы соединены с воздушным коллектором, имеющим на конце трехходовой электромагнитный клапан, соединенный с форсажным воздушным контуром, камера газификации вместе с дутьевыми каналами помещена в термоизоляционный футляр, а между каждым дутьевым каналом и воздушным коллектором установлен электронноуправляемый дроссельный клапан, в отличие от прототипа канал отвода газа разделен двумя электромагнитными клапанами на три участка, средний участок канала отвода газа присоединен через основной и байпасный каналы к газовому резервуару, оборудованному датчиком давления, причем основной канал включает в себя насос и обратный клапан, а байпасный канал включает в себя третий электромагнитный клапан.
Данная конструкция позволяет снизить инерционность повышения производительности газогенератора при резком возрастании нагрузки на двигатель внутреннего сгорания.
Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежом, на котором приведена схема газогенератора.
Предлагаемый газогенератор состоит из вертикально расположенного корпуса 1 с камерой газификации 2, индивидуальных дутьевых каналов 3 с фурмами на конце, расположенными в зоне фурменного пояса 4, канала 5 отвода газа, причем дутьевые каналы 3 соединены с воздушным коллектором 6, имеющим на конце трехходовой электромагнитный клапан 7, соединенный с форсажным воздушным контуром, который включает в себя устройства для поддержания запаса воздуха под давлением и для нагнетания воздуха под давлением, например вентилятор 8, обратный клапан 9 и воздушный резервуар 10, камера газификации 2 вместе с дутьевыми каналами 3 помещена в термоизоляционный футляр 11, а между каждым дутьевым каналом 3 и воздушным коллектором 6 установлен электронноуправляемый дроссельный клапан 12, канал 5 отвода газа разделен двумя электромагнитными клапанами 13 и 14 на три участка 15, 16 и 17, средний участок 16 канала 5 отвода газа присоединен через основной канал 18 и байпасный канал 19 к газовому резервуару 20, оборудованному датчиком давления 21, причем основной канал 18 включает в себя насос 22 и обратный клапан 23, а байпасный канал 19 включает в себя третий электромагнитный клапан 24. Нижняя часть камеры газификации 2 снабжена зольниковой решеткой 25 и зольниковым люком 26. Для розжига газогенератора используется технологический люк 27. Верхняя часть камеры газификации снабжена загрузочным люком 28 с запорным механизмом.
Предлагаемый газогенератор работает следующим образом. В камеру газификации 2 при первом запуске загружается небольшая, затравочная порция древесного угля для розжига и твердое топливо для газификации через загрузочный люк 28. При повторных запусках загрузка затравочной порции угля не требуется. После загрузки загрузочный люк 28 и зольниковый люк 26 должны быть герметично закрыты. Управление работой газогенератора осуществляется вручную и автоматически посредством электронного блока управления. Электронный блок управления переводится в режим «запуск 1», после чего вентилятор 8 создает избыточное давление воздуха в воздушном резервуаре 10, через технологический люк 27 осуществляется розжиг древесного угля, находящегося на зольниковой решетке 25. Блок управления газогенератора переводится в позицию «запуск 2», при этом открывается трехходовой электромагнитный клапан 7, пропуская воздух под давлением из воздушного резервуара 10 в воздушный коллектор 6, и через дроссельные клапаны 12 по индивидуальным дутьевым каналам 3 к фурмам. Одновременно с этим открываются электромагнитные клапаны 13 и 14, а третий электромагнитный клапан 24 остается закрытым. Воздух, попадая через фурмы в камеру газификации в районе фурменного пояса 4, начинает взаимодействовать с древесным углем. Температура в реакционной зоне возрастает. Когда газогенератор выйдет на рабочий режим и из канала 5 отвода газа пойдет горючий генераторный газ, блок управления газогенератора переводится в позицию «запуск 3». При этом закрывается электромагнитный клапан 14 и включается насос 22, который по основному каналу 18 из среднего участка 16 канала 5 отвода газа через обратный клапан 23 нагнетает под избыточным давлением генераторный газ в газовый резервуар 20 до тех пор, пока давление газа в газовом резервуаре 20 не достигнет заданного оператором значения, контролируемого блоком управления при помощи датчика давления 21, после чего насос 22 отключается и открывается электромагнитный клапан 14. После этого блок управления газогенератора переводится в позицию «автомат» и производится запуск двигателя внутреннего сгорания, работающего совместно с данным газогенератором. При этом трехходовой электромагнитный клапан 7 перекрывает воздушный резервуар 10, соединяя воздушный коллектор 6 с атмосферой, вентилятор 8 создает определенное избыточное давление в воздушном резервуаре 10 и отключается, степень открытия дроссельных клапанов 12 изменяется электронным блоком управления индивидуально в зависимости от режима работы двигателя внутреннего сгорания. При увеличении нагрузки на двигатель внутреннего сгорания для повышения производительности газогенератора электронный блок управления увеличивает степень открытия всех или только отдельных дроссельных клапанов 12 в зависимости от режима работы двигателя до тех пор, пока двигатель не выйдет на новый установившийся режим работы, а при уменьшении нагрузки на двигатель блок управления соответственно уменьшает степень открытия дроссельных клапанов 12 для уменьшения производительности газогенератора. В случае резкого увеличения нагрузки, а также при выходе двигателя внутреннего сгорания на режим максимальной мощности в работу автоматически включается форсажный воздушный контур, при этом трехходовой электромагнитный клапан 7 перекрывает доступ к атмосферному воздуху, присоединяя воздушный резервуар 10 с избыточным давлением к воздушному коллектору 6. Запускается вентилятор 8. Все дроссельные клапаны 12 открываются полностью. Кроме того, при резком увеличении нагрузки для устранения задержки подачи дополнительного количества генераторного газа в двигатель внутреннего сгорания открывается электромагнитный клапан 24 и, на период задержки, значения которого для разных режимов работы хранятся в памяти блока управления, закрывается электромагнитный клапан 13. При этом генераторный газ поступает под давлением из газового резервуара 20 через открытый электромагнитный клапан 24 по байпасному каналу 19 и через открытый электромагнитный клапан 14 в двигатель внутреннего сгорания. При падении давления в газовом резервуаре 20 ниже порогового значения, или, если это происходит ранее, в момент, когда двигатель внутреннего сгорания справляется с нагрузкой и выходит на установившийся режим, электромагнитный клапан 13 открывается, а электромагнитный клапан 24 закрывается и в двигатель внутреннего сгорания поступает генераторный газ, накопленный в период задержки, из камеры газификации 2. После чего, на любом режиме, кроме режима максимальной мощности, происходит наполнение газового резервуара 20 газогенераторным газом. При этом вновь автоматически включается форсажный воздушный контур, все дроссельные клапаны 12 открываются полностью, электромагнитный клапан 14 начинает работать в импульсном режиме, дозируя подачу генераторного газа в двигатель внутреннего сгорания в соответствии с его рабочим режимом, насос 22 по основному каналу 18 из среднего участка 16 канала 5 отвода газа через обратный клапан 23 нагнетает под избыточным давлением генераторный газ в газовый резервуар 20 до тех пор, пока давление газа в газовом резервуаре 20 не достигнет заданного оператором значения, после чего насос 22 отключается и полностью открывается электромагнитный клапан 14, степень открытия дроссельных клапанов 12 изменяется электронным блоком управления индивидуально в зависимости от режима работы двигателя внутреннего сгорания, форсажный воздушный контур отключается.
Подача в двигатель внутреннего сгорания газогенераторного газа, накопленного на режимах, отличающихся от режима максимальной мощности, из газового резервуара, являющегося аккумуляторной емкостью, позволяет избежать низкой приемистости двигателя внутреннего сгорания и устранить возможность его полной остановки, связанных с недостатком генераторного газа при резком возрастании нагрузки на двигатель внутреннего сгорания.
Таким образом, конструкция предлагаемого газогенератора позволяет снизить инерционность повышения производительности газогенератора при резком возрастании нагрузки на двигатель внутреннего сгорания.