Пиролизный котел своими руками – как правильно сделать. Устройство пиролизного котла

Пиролизный котел своими руками – как правильно сделать – Свой дом мечты

Для создания пиролизного котла, работающего эффективно и безотказно, следует разобраться с процессами, происходящими в этом устройстве.

Пиролизом называется процесс разложения сложных веществ при воздействии высоких температур без привлечения дополнительных реагентов. Если упростить, то под воздействием нагрева происходит расщепление молекул на простые составляющие с меньшей массой. То есть при горении органического топлива в топке вещества, полученные в ходе пиролиза, сгорают легче, полнее, отдавая при этом большее количество тепла.

Пиролиз в чистом виде подразумевает разложение порции топлива при отсутствии доступа воздуха, который происходит в реторте. Газы, получаемые в процессе пиролиза, поступают в накопитель-ресивер и в зависимости от потребности используются. Такой принцип действия применялся в пиролизных установках, применяемых в автомобилях в период Второй мировой войны. При этом реторта нагревалась от тепла выхлопных газов.

Применение пиролиза в чистом виде имеет не высокий КПД, вследствие осаждения части горючих компонентов при остывании пиролизного газа. Эти составляющие способны поддерживать горение, но использование их в карбюраторе не представляется возможным. Также перед поездкой необходим нагрев реторты от внешнего источника тепла, а при движении следовало поддерживать давление в ней, чтобы было возможно тронуться при остановке.

В связи с тем, что дефицита твердого топлива не было ранее, и нет сейчас, конструкция автомобильных агрегатов основывалась на газогенерации. Этот процесс происходил следующим образом: после загрузки деревянных чурок происходил их розжиг, а затем медленное тление. Источником необходимой для пиролиза температуры было частично само топливо, а пиролизные газы направлялись непосредственно в карбюратор. Во время стоянки их стравливали в воздух. Преимуществом использования принципа газогенерации в подобных установках является наличие возможности топить при движении, используя при этом любое твердое топливо.

Абсолютно все современное пиролизное котельное оборудование является газогенераторным, что дает возможность иметь КПД на уровне 65-70%. При этом нет никакой ошибки в названии, так как свыше 90% энергии получается при пиролизном сгорании газов. По сути, пиролиз и газогенерация являются синонимами, обозначающими один и тот же процесс.

На заметку: принято считать котел пиролизным в случае наличия длительного процесса горения в нем твердого топлива. В них основное количество тепловой энергии вырабатывается при протекании процесса пиролиза. Масляные устройства длительного горения производят более 50% энергии за счет пиролиза легких фракций, а тяжелые при этом оседают в виде шлама. Таким образом, печи, работающие на масле называть пиролизными можно при очень большом допущении.

Терминология

Печники выражаются на собственном языке, который, порой, не понятен остальным людям. Так, хайло не является бранным словом, а представляет собой устье топки, сооруженное по определенной конструкции. Боров представляет собой горизонтальная часть дымохода, шибер – это заслонка, которая необходима для регуляции воздушных потоков и дыма. В случае пиролизного котла газоход и дымоход являются различными понятиями. В первом из них не происходит никаких процессов, а во втором продолжают происходить термохимические реакции.

Принципы работы

Все котлы, работающие по принципу пиролиза, функционируют одинаково:

• В камере, где происходит газификация, идет процесс тления топлива. В нее поступает снаружи первичный воздух.
• Некоторый объем кислорода, присутствующего в нем, тратиться на то, чтобы тление не прекращалось и обеспечивало требуемую для газификации температуру.
• Проходящие хайло газы, выделяемые при пиролизе, перемещаются в камеру сгорания.
• В нее же происходит поступление вторичного воздуха, и идет процесс горения пиролизных газов.
• В присутствии катализатора, в качестве которого выступает углерод топлива, идет восстановительная реакция части пиролизного газа. Результатом ее является угарный газ и окислы азота. Этот процесс требует затрат тепловой энергии.
• В камере дожигания компоненты, полученные при восстановлении, окисляются с выделением тепла.
• Продукты горения, вступившие в реакцию, движутся по теплообменнику водогрейного регистра, а затем направляются в дымоход.
• Для поддержания требуемой температуры, при которой происходит полное сгорание, служит специальная терморегулирующая система.

На заметку: если производить отбор тепловой энергии в процессе стадий работы аппарата, когда происходит газификация, сгорание и догорание, то существенно снижается КПД теплотехнического устройства. В ходе процесса, осуществляемого таким образом, имеет место образование газов, которые не только вредны, но и опасны. Количества тепла, циркулирующего в пиролизном котле, значительно больше, чем требуется для самоподдержания процесса. Поэтому проектирование пиролизных котлов для исполнения своими руками должно происходить с пониманием процессов, происходящих в нем, чтобы не создать не только неэффективное, но и опасное устройство.

Режимы работы пиролизного котла

Розжиг

На этом этапе нужно, чтобы шибер находился в открытом состоянии. Продукты горения движутся непосредственно в дымоход

Рабочий режим

Устройство работает при закрытой заслонке, обеспечивая, таким образом, протекание процесс пиролиза. Создание тяги в газоходе достигается принудительным образом или естественным путем.

Догрузка топлива

В этот момент шибер закрыт, но тяга в газоходе еще присутствует на протяжении некоторого времени. Процесс пиролиза не заканчивается. Догрузка топлива должна осуществляться как можно быстро, так как в противном случае оно может просто сгореть.

Преимущества и недостатки

К преимуществам пиролизных котлов относят:

• Принцип действия устройства позволяет высокого достичь КПД до 85%, так как топливо сжигается практически без остатка.
• Суточная загрузка топлива производится не более двух раз в сутки.
• Экономия топлива достигается возможностью производить регулировку подачи тепла в отапливаемое помещение.
• Экологичность отопительного прибора.

Пиролизные котлы, применяемые в быту, являются требовательными агрегатами:

• Обезводненное топливо свыше 30% резко снижает КПД. Это объясняется необходимостью расходовать дополнительно энергию на испарение и разложение водяного пара.
• Технические характеристики котла, полученные расчетным путем, могут быть достигнуты только в случае применения топлива, которое имеет в своем составе значительное количество сложных органических соединений.
• В процессе горения образуется сильная струя газов, которая обладает высокой химической активностью. Этот фактор обуславливает необходимость использования для устройства камеры сгорания высококачественных материалов.
• Небольшой предел регулировки по мощности. Предел форсирования котла составляет максимум 50%.
• Существенная стоимость.

Стандартное устройство пиролизного котла

Конструкция пиролизного котла предусматривает наличие двух камер сгорания. Такая особенность устройства позволяет максимально полно использовать эффект пиролиза.

Первая камера служит для загрузки топлива и его пиролиза. В ней идут процессы разложения органических соединений, в результате чего образуется зола и пиролизные газы, которые перемещаются во вторую камеру.

Камеры между собой разделяются при помощи колосника.

Кроме этого, характерной особенностью пиролизного котла является создание верхнего дутья. В связи с тем, что процессы в топке сопровождаются повышенным аэродинамическим сопротивлением, возникает необходимость в организации принудительной тяги. Для этой цели применяются дымососы или вентиляторы.

Установка и требования к конструкции: рекомендации специалистов

Высокий уровень пожароопасности этого теплотехнического агрегата подразумевает выполнения ряда требований при монтаже пиролизного котла:

• Размещаться котельное оборудование должно в отдельном специально предназначенном для него помещении.
• Для безопасной эксплуатации необходимо соорудить вентиляционное отверстие площадью 100 кв. см.
• Установка котла должна осуществляться на фундамент, выполненный из кирпича или бетона.
• Должна быть обустроена защита топочных камер из листовой стали.
• Обязательно должно иметься свободное пространство между предметами мебели, стенами и кожухом котла минимум 200 мм.
• Необходимо провести мероприятия по утеплению дымохода. При невыполнении этого условия потери тепла неизбежны. Кроме этого, отсутствие надежной теплоизоляции станет причиной повышенного износа и поломок устройства из-за возникновения нагара и конденсата.

Пиролизный котел своими руками

Рост популярности пиролизных котлов обусловлен рядом преимуществ этого отопительного прибора, одним из которых, помимо всего прочего, является независимость от снабжения жилища газом. Высокая стоимость заводских экземпляров техники дало толчок к изготовлению пиролизных котлов своими силами.

Выбираем инструменты и материалы

Перед сборкой пиролизного котла необходимо определиться с типом устройства, его конструктивными особенностями и подобрать подходящий типовой проект конструкции.

Для создания пиролизного котла потребуются:

• стальная толстостенная труба;
• листовая сталь толщиной 4 мм;
• профильные трубы;
• круглый прокат диаметром 20 мм;
• вентилятор центробежного типа;
• шамотный кирпич;
• терморегулирующая автоматика;
• гайки, болты, шайбы.

Минимальный набор инструментов для сборочных работ состоит из:

• сварочный аппарат для дуговой электросварки;
• болгарка;
• электродрель;
• комплект слесарных инструментов.

Схема сборки

Для определения точного количества материалов для пиролизного котла необходимо воспользоваться чертежами, которые можно найти в справочной литературе. Не имеет смысла самостоятельно создавать конструкцию устройства, достаточно подобрать наиболее подходящую из уже имеющихся. В схеме пиролизного котла должны быть обозначены: топка, теплообменник и организация подачи воды.

Пиролизная печь как альтернатива котлу

Специалисты считают, что изготовление пиролизных котлов малой мощности нецелесообразно. Поэтому в домах с небольшой площадью при отсутствии возможности электрического или газового отопления, подходящим вариантом является сооружение пиролизной печи. Принцип работы такого устройства подобен тому, что используется в котлах при сгорании твердого топлива.

Сооружение классического варианта печи из кирпича, оборудованной водяным контуром является хорошим техническим решением проблемы организации отопления. Подобная конструкция объединяет преимущества двух агрегатов: традиционной печи и котла длительного горения.

Смотрите также

small-house.ru

Устройство пиролизного котла

В наше время вопросы энергосбережения выходят на первый план. Последние научные и практические достижения в этой области привели к тому, что все больше людей отказывается от отопления своих жилищ с помощью дорогого природного газа. Тем более что сейчас существуют современные экономные твердотопливные котлы для сжигания пеллет, измельченного угля, древесины.

Одним из таких экономных отопительных устройств является пиролизный или газогенераторный котел для сжигания дров и отходов древесины. Он радикально отличается от обычного традиционного котла на дровах, поскольку функционирует на основе пиролиза. В данной статье разберем принцип действия и устройство пиролизного котла.

Что такое пиролиз?

В широком смысле пиролиз – это распад вещества под действием высокой температуры на более простые соединения. В узком смысле пиролиз обозначает разложение древесины на горючие газы и сухой остаток. Процесс пиролиза происходит при сжигании древесины с ограничением подачи воздуха. В таких условиях из древесины выделяются горючие газы, поэтому этот процесс называют еще газогенерацией. Данные газы имеют большую энергетическую ценность. Сжигая их, можно получить большое количество тепла. Явление пиролиза положено в основу работы современного газогенераторного котла, в котором основную тепловую энергию получают за счет сжигания пиролизных газов.

Как устроен пиролизный котел?

Данное устройство состоит из двух камер – верхней и нижней. Верхняя камера, в которую загружаются дрова, называется камерой первичного горения, а нижняя — камерой вторичного горения. Газы, которые выделяются из тлеющих дров, сгорают в нижней камере, отдавая свое тепло воде через стенки теплообменника или водяной рубашки котла. Работа котла регулируется с помощью принудительной подачи воздуха. Для этого к котлу подключен вентилятор, работающий в автоматическом режиме.

Как работает пиролизный котел

1 – твердое топливо, 2 — первичный воздух, 3 — вторичный воздух, 4 — уходящие газы, 5, 6 — вход и выход воды, A — камера первичного горения, B — колосник, C — камера вторичного горения, D — газоход, E – дымосос

Для эффективного розжига дров в камеру подается первичный воздух. После того, как дрова хорошо разгорятся, подача воздуха прекращается. В условиях недостатка воздуха при высокой температуре из дров начинают выделяться газы, которые подаются в нижнюю камеру, смешиваясь с нагретым вторичным воздухом. Сгорание газов происходит в керамической форсунке или в трубчатых горелках с отверстиями. Пиролизное горение напоминает горение природного газа. Раскаленные газы поднимаются вверх, отдавая свое тепло воде в водяной рубашке котла, и затем удаляются через дымоход.

Работа котла полностью автоматизирована. Его эксплуатация разительно отличается от эксплуатации традиционного котла. Достаточно лишь 1-2 раза в сутки загрузить в верхнюю камеру дрова, разжечь их и установить необходимые параметры температуры. За соблюдением температурных параметров следит контроллер, который управляет работой вентилятора и насоса для циркуляции воды. При достижении необходимой температуры воды подача воздуха приостанавливается, а при падении температуры вновь восстанавливается.

Надо заметить, существуют твердотопливные пиролизные котлы с обратным расположением камер. Устройство и принцип работы такой модели наглядно демонстрирует следующее видео:

Преимущества пиролизного котла

Основное преимущество газогенераторного котла состоит в экономичности. Эффективность его работы намного превышает эффективность работы обычного котла. Например, для обогрева 100 кв. м. площади такому котлу потребуется лишь 30 кг дров в сутки. Особенно хорошо пиролизный котел работает при высокой температуре теплоносителя, поэтому нужно следить, чтобы температура на трубе, по которой вода из радиаторов отопления поступает обратно в котел, не опускалась ниже 65 градусов. Для котла необходимо использовать сухие дрова, однако существуют современные модели, в которые можно загружать дрова с влажностью 50%. Подсушивание влажных дров происходит в первичной камере за счет тепла от горения нижнего слоя дров.

Другое преимущество пиролизного котла – это нетрудоемкое обслуживание. В котел не нужно периодически подбрасывать дрова и следить за их сгоранием. Загружать камеру дровами можно 1 или 2 раза в сутки. Периодичность загрузки зависит от модели котла и его стоимости. Чем более высокая степень автоматизации работы котла, тем дороже он стоит. Газогенераторный котел обладает еще одним преимуществом – экологической безопасностью. Ведь дрова в нем сгорают практически полностью, не выделяя много дыма, сажи и копоти. Совокупность всех этих факторов, несомненно, способствует все большей популярности пиролизных котлов среди населения.

На видео ниже можно ознакомиться непосредственно с работой пиролизного котла собранного одним из умельцев:

openstroi.ru

принцип работы и установка устройства

Принцип работы пиролизного котла основан на трансформации целлюлозы в горючие олефины — этилен и пропилен. То есть, вы загружаете в топку дерево – источник целлюлозы, а отапливаетесь газом – этиленом или пропиленом. В итоге, такая схема отопления обойдется вам в пять раз дешевле дровяного варианта или в три раза дешевле газового аналога.

Правда сам котел стоит недешево: ведь процесс термической трансформации одних углеводов в другие (тот самый пиролиз) протекает в весьма специфических условиях. Но если построить пиролизный котел своими руками (а это вполне возможно), то отопление дома обойдется вам буквально в копейки. Ведь такой обогреватель можно «питать» даже влажной древесиной, полиэтиленовыми бутылками, сношенной обувью или любым другим сырьем, содержащим углерод или углеводы.

Пиролизный котел

Поэтому в данной статье мы не только рассмотрим, как сделать пиролизный котел своими руками, но дадим практические рекомендации по «строительству» такого отопительного прибора.

В чем суть работы пиролиза?

Повторимся: пиролиз – это термическая трансформация углеводов, содержащихся в топливе, в олефины – низкомолекулярные, горючие газы. Непременным условием такой трансформации является горение топлива в малом объеме кислорода, при температуре не менее 1100 градусов Цельсия.

Причем непосредственно для отопления используются лишь отфильтрованные олефины, пропускаемые сквозь металлические сетки, на которых оседает сажа и частицы золы. Помимо твердых частиц в процессе фильтрации от олефинов отделяют органические кислоты (уксусную и муравьиную), пропуская пары сквозь трубчатый конденсатор.

На выходе из конденсатора температура газообразных олефинов снижается до 100-120 градусов Цельсия. И это очень хорошо, поскольку охлажденные газы горят с большей теплоотдачей, чем разогретая среда, поступающая прямо из камеры термической трансформации.

Как устроен пиролизный котел?

С учетом вышеуказанных нюансов устройство пиролизного котла выглядит следующим образом:

Устройство пиролизного котла

• В нижней части корпуса располагается приточный канал – поддувало, работу которого регулирует автоматическая заслонка, дозирующая порцию воздуха, подаваемого в камеру сгорания.
• Над поддувалом, отделенная от этой зоны колосниковой решеткой, находится топка-газогенератор. Дрова, пеллеты или любой другой источник углерода сгружается в топку сквозь дверцу. Причем дверца должна закрываться герметично. Лишняя порция воздуха может нарушить процесс термической трансформации.
• В верхней части топки имеется отвод – штуцер для соединения газогенератора со змеевиком системы охлаждения олефинов. Причем на входе и выходе в змеевик вмонтированы фильтры, очищающие газы от золы и сажи.
• Последний (по ходу движения газов) фильтр врезан в стенку второй топки, где сгорают олефины. Именно эта часть котла используется для разогрева теплоносителя. Поэтому стенки второй топки всегда двойные – в полость между ними заливается вода или закачивается воздух.
• Над верхней стенкой второй топки смонтирован воздухообменник – особый узел, отвечающий за насыщение камеры сгорания олефинов кислородом. Причем воздухообменник соединяется с камерой сгорания посредством обратного клапана, препятствующего выходу горючей смеси за пределы котла.
• В боковой стенке второй топки оборудован особый патрубок, используемый для монтажа трубы отводного канала – дымохода.

Таким образом, любой пиролизный котел состоит из трех зон: газогенератора, охлаждающего контура и топки, где сгорает газ (охлажденные олефины). И сборка пиролизного котла выполняется путем последовательного обустройства этих зон в границах общего корпуса.

Как построить простой пиролизный котел своими руками?

Вначале вам понадобятся чертежи, причем на чертежах должен быть изображен нагревательный прибор с четко обозначенной мощностью. Ведь излишне производительный котел будет требовать больше топлива, а недостаточно мощный – просто не нагреет ваше жилище.

Чертежи пиролизных котлов Viessmann на 25 — 40 кВт

Поэтому изготовление пиролизного котла своими руками начинается с расчетов мощности и поиска соответствующих чертежей. Причем, с мощностью все просто – вы можете воспользоваться калькулятором, выложенным на сайтах производителей котлов.

В свою очередь, поиск действительно верных чертежей – это не такое уж и простое дело. Но на тематических форумах можно отыскать и чертеж пиролизного котла и технологическую карту сборки такого агрегата.

Подготовка инструмента и расходных материалов

Следующий шаг – это подготовка инструментов и поиск материала для заготовок.

Ведь твердотопливные котлы пиролизные своими руками не собираются – в этом процессе вам пригодится следующий набор инструментов:

Инструменты

• Болгарка – ее используют для раскроя заготовок.
• Дрель – она пригодится для рассверливания приточных отверстий.
• Сварочный аппарат электродугового типа, рассчитанный на работы с постоянным током.

Помимо этого нам понадобятся струбцины, шлифовальные круги, тиски, трубогиб, молоток, напильник и прочий слесарный инструмент.

В качестве расходного материала будут использоваться:

• Трубы профильные с толщиной стенки не менее двух миллиметров.
• Трубы круглые, стальные, с аналогичной толщиной стенки.
• Стальные листы, толщиной от 4 до 8 миллиметров.

Причем погонаж расходных материалов и площадь стальных листов рассчитывается исходя из потребностей, приведенных в спецификации к чертежам. Поэтому «правильный» чертеж – это залог успеха всего процесса.

Сборка отопительного прибора

Собирая пиролизные котлы отопления своими руками лучше всего придерживаться следующего порядка действий:

Пиролизный котел своими руками

• Вначале нужно раскроить трубы и листы, вырезая все заготовки для газогенератора, топки и охладителя олефинов. Причем края заготовок нужно обработать шлифовальным кругом, сточив кромку и обозначив разделку для сварочных швов.
• Далее нужно подготовить сварочный стол и аппарат, с помощью которого и будет выполняться сборка.
• Следующий шаг – сборка корпуса. Она осуществляется в следующем порядке: торцевую стенку укладывают на стол, после чего к ней монтируют точечными швами боковые стенки, укрепляемые распорками, дно и крышку. А вот монтаж лицевой стенки стоит отложить до полной сборки «сердцевины» котла. То есть, на выходе получается ящик без лицевой стенки.
• Следующий шаг – монтаж топки газового генератора. Причем сама топка обозначается в корпусе горизонтальными полками, на которые укладывают колосниковую решетку и монтируют горловину патрубка для отвода олефинов.
• Далее собирают колоны фильтрации и охлаждения газа, пронизывающие корпус котла и частично выходящие за его пределы. Колоны собираются из труб, монтированных в мете заранее высверленных отверстий в корпусе.
• Следующий шаг – обустройство второй топки – камеры горения олефинов. Ее располагают над зоной газогенератора, подводя к этой части корпуса охлаждающую колону. На этом же этапе можно смонтировать «рубашку» системы отопления, установив параллельно корпусу вторую стенку, отделенную от первой (корпусной) перегородкой.
• На следующем этапе обустраивается воздухообменник и патрубок дымохода.
• В финале на лицевой стороне монтируется последняя стенка корпуса, после чего на нее навешивают дверцы и патрубки приточной системы (поддувала).

Сборка ведется односторонними сварочными швами, накладываемыми с учетом герметизации зоны газогенератора и второй топки.

Установка пиролизного котла: правила техники безопасности

Пиролизный котел – это очень мощный нагреватель.

Поэтому такое устройство нужно монтировать только в отдельном помещении, соблюдая следующие рекомендации:

1. Группа безопасности 2. Бак расширительный 3. Насос циркуляционный 4. Гидравлическая стрелка 5. Гребенки 6. Радиатор

• Нагревательный прибор должен иметь собственный фундамент из кирпича или бетона, возвышающийся над уровнем пола на 10 сантиметров
• Полуметровое пространство перед топкой нужно защитить стальным фартуком, уложенным поверх напольного покрытия.
• Котельная должна быть оборудована приточно-вытяжной вентиляцией, обустроенной по «газовым» правилам. То есть, минимальный размер вытяжного отверстия должен быть равен 100 см2, а воздухообмен в помещении должен быть минимум тройным (от общего объема котельной).
• Расстояние от котла до стен и предметов меблировки не может быть меньше 20 сантиметров.

Соблюдая эти правила установки котлов можно увеличить уровень общей пожарной безопасности этого отопительного прибора.

canalizator-pro.ru

Устройство и схема пиролизного котла

Из всех видов отопительных установок, работающих на твердом топливе, наиболее эффективными считаются агрегаты, в которых при сжигании дров или угля происходит пиролиз. Это процесс дожигания газов, выделяющихся из дров или угля при их тлении, что позволяет передавать теплоносителю почти всю энергию сгорания топлива. Данный принцип использует схема пиролизного котла, в которой реализовано выделение горючего газа из топлива и его последующее сжигание.

Конструкция и компоновка элементов установки

В отличие от классических твердотопливных установок устройство пиролизных котлов длительного горения предусматривает две камеры сгорания вместо традиционной топки. В первой камере осуществляется медленное горение за счет недостаточного количества воздуха. При этом топливо начинает выделять так называемый пиролизный газ, перетекающий во вторичную камеру вместе с продуктами сгорания. Туда же подается достаточное количество воздуха, вследствие чего газ воспламеняется и сгорает, нагревая водяную рубашку агрегата.

Расположение двух камер может быть различным, поскольку отопительные котлы пиролизного типа могут работать как на естественной тяге дымохода, так и с помощью принудительной подачи воздуха вентилятором. В установках, использующих естественную тягу, вторичная камера расположена над первичной и воздух проходит через топливо снизу вверх. При искусственно создаваемой тяге главная топка, наоборот, находится над камерой дожига и поток воздуха направлен сверху вниз. Это отражают представленные ниже схемы устройства пиролизных котлов с различной компоновкой камер.

Способы подачи воздуха для горения

К высоте и диаметру дымохода предъявляются повышенные требования, когда схема подачи воздуха в пиролизном котле предполагает использование обычной тяги. Ее должно хватать на преодоление сопротивления газовоздушного тракта установки и дымоходной трубы, а также на создание разрежения в топке величиной 16—20 Па. Подобрать диаметр можно по выходному патрубку, а высота должна быть не менее 5—6 м.

Принудительная подача воздуха в обе камеры может осуществляться тремя способами:

Обычно схема пиролизного котла, предусматривает установку вентилятора в режиме нагнетания. Это объясняется тем, что обычный нагнетатель по стоимости доступнее чем дымосос, так как последний должен вытягивать отходящие газы с высокой температурой. По этой причине его конструктивные элементы стоят дороже.

Ведущие производители пиролизных котлов устанавливают на свои изделия дымососы на выходе продуктов горения. Причина – обеспечение безопасности для человека, открывшего дверцу топки в рабочем режиме. Дымосос создает разрежение, поэтому пламя не полыхнет через открытый проем человеку в лицо.

При большой мощности установки производителями применяются вентиляторы для котлов обоих типов, на входе и выходе газовоздушного тракта.

Для того, чтобы понять, как работает пиролизный котел, рекомендуем посмотреть следующее видео.

Изготовление пиролизного котла

Эффективность этого вида установок на дровах стала причиной их популярности у мастеров, которые могут изготавливать твердотопливные котлы пиролизного типа собственными силами из имеющихся материалов. Процесс этот достаточно трудоемкий и требующий навыков выполнения слесарных и сварочных работ, некоторого минимума инструментов и оборудования:

• аппарат для электросварки;
• угловая шлифовальная машина;
• дрель электрическая;
• набор слесарных инструментов.

Если имеются навыки, инструменты и большое желание, то можно изготовить агрегат, используя следующий чертеж пиролизного котла на естественной тяге:

1 – воздушный канал; 2 – дверца для загрузки топлива; 3 – дверца вторичной камеры; 4 – заслонка прямой тяги; 5 – первичная камера; 6 – верхняя крышка; 7 – входной канал для подачи воздуха; 8 – воздушная заслонка; 9 – патрубок для группы безопасности; 10 – вторичная камера дожигания; 11 – патрубок присоединения дымохода; 12 – форсунка; 13 – жаротрубный теплообменник.

Материалом для изготовления камер может служить жаропрочная легированная сталь, но это дорогой материал, поэтому мастера берут простую углеродистую сталь толщиной 5 мм. Для защиты ее от высокой температуры в нижней части топки выполняется футеровка пиролизного котла огнеупорным кирпичом. Им же нужно защитить днище вторичной камеры, куда направлен факел пламени. Для обшивки водяной рубашки применяется листовой металл толщиной 3 мм, его приваривают к ребрам жесткости из полосовой стали. Из такого же металла изготавливают дверцы, крышку и обрамление проемов.

Передачу тепла от дымовых газов устройство котла предусматривает через жаротрубный теплообменник, находящийся внутри водяной рубашки. Для его изготовления подойдут бесшовные стальные трубы из углеродистой стали наружным диаметров 48 или 57 мм. Количество труб следует подобрать по необходимой площади поверхности теплообмена, для чего выполняется расчет пиролизного котла.

Учитывая, что топливо в пиролизных агрегатах горит долго (до 12 часов) и продуктивно, некоторые владельцы классических установок прямого горения задумываются о том, можно ли их модернизировать. Такая переделка твердотопливного котла в пиролизный возможна, но при условии, что топка агрегата сделана из металла, а не чугуна. Колосниковая решетка убирается и с помощью электросварки на ее месте закрепляется перегородка, разделяющая главную топку и зольник, который будет выполнять роль вторичной камеры. Между ними устанавливается форсунка. Кроме этого, понадобится организовать подачу воздуха в обе камеры, надо изготовить воздушные каналы и установить их, как показано на чертеже.

Как правило, переделка котла в пиролизный происходит не на заводских агрегатах, а на самодельных, это расширяет возможности для усовершенствования конструкции. Можно менять проходное сечение форсунки, размеры обеих камер или площади поверхностного теплообмена, добиваясь наилучших показателей длительности горения и повышения КПД установки.

Расчет пиролизного котла

Расчет начинается с определения величины температурного напора, ºС:

Ƭ= (∆Т — ∆t) / ln (∆Т / ∆t)

В этой формуле:

• ∆Т – перепад температур продуктов сгорания перед теплообменником и после него;
• ∆t – разница между температурами в трубопроводах подачи и возврата теплоносителя.

Полученное значение Ƭ подставляют в формулу:

S = Q / k / Ƭ, где:

• Q – расчетная мощность отопительной установки, Вт;
• k – коэффициент теплопередачи, равен 30 Вт / м2 ºС.

Укрупненный расчет мощности пиролизного котла (Q, кВт) выполняется исходя из площади здания. Ее значение нужно принимать по наружному обмеру дома, результат разделить на 10. Смысл этого действия в том, что на обогрев каждых 100 м2 здания требуется ориентировочно 10 кВт тепловой энергии. Полученный результат – это расчетная мощность системы отопления, а источник тепла принимается с коэффициентом запаса. Он зависит от региона проживания и колеблется от 1,1 до 1,5.

Пусконаладочные работы

После того как сборка пиролизного котла завершена, нужно обязательно проверить герметичность сварных соединений. Водяная рубашка наполняется водой, затем в нее накачивается воздух, создавая избыточное давление. Некачественно сваренные швы дадут о себе знать протечками. Теперь можно производить испытания, лучше это делать на улице, подавая проточную воду из шланга. Если на агрегате установлена группа безопасности, то можно наполнить резервуар котла водой и проверить его работу при критическом давлении 2—2,5 Бар. Порядок испытаний следующий:

• Присоединить временный дымоход, загрузить в камеру топливо и открыть заслонку прямой тяги.
• Прекратить подачу проточной воды, предусмотрев для этого временный кран.
• Произвести розжиг и запуск пиролизного котла. Как только дрова разгорятся, заслонку прямой тяги нужно прикрывать, чтобы начался процесс пиролиза.
• Открыв дверцу вторичной камеры, убедиться в наличии факела пламени. Здесь требуется регулировка пиролизного котла, нужно добиться ровного и устойчивого факела, открывая или закрывая воздушную заслонку.
• Закрыть дверцу и наблюдать за показаниями термометра и манометра. В закрытой водяной рубашке процесс парообразования может начаться при достижении давления 1,5 Бар, в это время надо внимательно отслеживать температуру.
• Качественно сваренные пиролизные котлы отопления могут выдерживать давление до 3 Бар, но не стоит ставить рекорды. Достаточно, если предохранительный клапан, настроенный на давление 2 или 2,5 Бар начнет сбрасывать пар, тогда можно открывать кран и возобновлять циркуляцию воды. Заслонку подачи воздуха надо закрыть, чтобы топливо начало затухать.

Будьте осторожны, проводя такие испытания, есть опасность обвариться кипятком по неосторожности или при разрыве водяной рубашки.

Подключение котла к системе отопления

Последний этап – подключение пиролизного котла и выполнение его обвязки. Как и во всех твердотопливных установках, надо исключить образование конденсата на внутренних стенках топки во время разогрева. Это явление сокращает срок службы корпуса топки, поскольку конденсат содержит включения серы и будет вызывать интенсивную коррозию металла. По этой причине обвязка котла отопления должна быть выполнена по схеме, не допускающей попадание в рубашку холодной воды при разогреве.

Ниже приведена классическая схема подключения пиролизного котла к системе отопления с балансировочным вентилем между подающим и обратным трубопроводами.

Перемычка образует малый контур, в котором теплоноситель приводится в движение циркуляционным насосом. Приведенная на схеме обвязка пиролизного котла отопления позволяет воде циркулировать по малому контуру, прогреваясь вместе с агрегатом. Термостатический трехходовой клапан начнет подмешивать холодную воду из системы в тот момент, когда в малом контуре температура воды достигнет заданного значения, обычно это 45—50 ºС.

Рабочая температура в системе отопления лежит в пределах 60—80 ºС, поднимать ее выше приходится редко. Если при работе в этом диапазоне температур в вашем доме прохладно, то надо искать причину в самой системе. Увеличивать температуру не имеет смысла, это только увеличит расход дров в пиролизном котле.

Заключение

Пиролизные установки, сделанные своими руками, приобретают все большую востребованность. Причина – высокая стоимость котлов заводского изготовления, самодельные агрегаты часто оказываются единственной альтернативой. Единственный недостаток — топливо для пиролизных котлов должно иметь влажность не выше 25%, иначе процесс пиролиза будет слабым, что влияет на производительность установки.

openstroi.ru

кое-что о пиролизе и устройстве конструкции

Содержание статьи:

Решение проблемы отопления загородного жилого дома или дачи может быть различным. Далеко не всегда в этом помогут традиционные источники – газ и электроэнергия: их просто может не быть рядом или стабильность снабжения оставляет желать лучшего. Приобретение готового твердотопливного котла требует немалых денег. Поэтому многих интересует вопрос о том, как можно соорудить пиролизный котел своими руками. В качестве топлива он позволяет использовать дрова или отходы древесной промышленности, а также твердотопливные паллеты, изготавливаемые из древесной коры, стружки, хвои, сена и сельскохозяйственных отходов. Но прежде, чем приступить к работе, следует узнать все о пиролизе.

Видео-обзор работы пиролизного котла

Что такое пиролиз

По сути, этот процесс является сухой перегонкой. Сухая древесина при температуре в пределах 200 – 800 °С и в условиях дефицита кислорода превращается в древесный кокс с выделением пиролизного газа, который в смеси с кислородом служит катализатором процесса горения. Во время пиролиза выделяемый газ вступает в реакцию с углеродом, благодаря чему газообразные выбросы в атмосферу очищаются от вредных соединений. Твердые компоненты древесины выгорают, выделяя при этом тепло.

Пиролиз – процесс экзотермический, что означает выделение тепла: его можно расходовать на обогрев помещения и сушку древесины.

Как правило, в качестве топлива в таких котлах используется древесина – достаточно недорогое и привычное топливо

Преимущества и недостатки пиролизного оборудования

К преимуществам можно отнести следующее:

• благодаря увеличенной загрузочной камере пиролизные котлы способны поддерживать заданную температуру в течение длительного времени;
• продукты горения практически не содержат канцерогенных веществ;
• с помощью такого оборудования можно утилизировать некоторые полимеры, резину, ДВП и ДСП, но их часть в массе основного топлива не должна быть более 30%.

Но существуют и недостатки:

• высокая стоимость оборудования: эту проблему решают, изготавливая пиролизные котлы своими руками;
• большие размеры;
• в качестве топлива можно использовать только сухую древесину: при наличии влаги в ней процесс прекращается, а КПД котла резко снижается, теряется большое количество тепла, которое выходит вместе с паром;
• работа этого оборудования зависит от электроэнергии, питающей вентилятор, необходимый для поддержания тяги.

Процедура пиролизного горения отличается формированием незначительного количества золы и сажи, именно поэтому это оборудование крайне редко требует очистки

Устройство пиролизного котла

В его составе две камеры сгорания, что обеспечивает боле высокий КПД оборудования. Первая камера, предназначенная для загрузки топлива, является пиролизной: именно в ней происходит разделение дров на газообразный продукт и сухой древесный уголь. Газы подаются в следующую камеру, где, смешиваясь с воздухом, усиливают процесс горения. Разделены камеры колосниками, поверх которых укладываются топливные брикеты.

Используемое во время пиролиза верхнее дутье технологическая особенность, которой обладает пиролизный котел: принцип работы основан на создании принудительной тяги с помощью дутьевого электровентилятора или дымососа. Они преодолевают высокое аэродинамическое сопротивление в топке.

Схема устройства несложного пиролизного котла

Схема пиролизного котла

Прежде чем начать сборочные работы, следует подготовиться: составить подробную схему топливного оборудования. Самостоятельно это выполнить по силам только опытному инженеру-теплотехнику, поэтому, чтобы упростить эту задачу, можно воспользоваться готовой схемой, которую можно слегка изменить.

Ниже приведена схема агрегата мощностью 40 кВт. Изменения, вносимые в схему, не должны сказаться на размере внутренней камеры. При его пробном пуске необходимо определить КПД: это несложно сделать, если обратить внимание на характер идущего из трубы дыма. Если запах угарного газа отсутствует – значит все в порядке. Такая проверка должна быть выполнена при различной загрузке пиролизной камеры.

Пример чертежа пиролизного котла

Условные обозначения:

A – контроллер контура котла; B – дверца для загрузки топлива; C – крышка зольника; D — дутьевой вентилятор; E – муфта датчика температурного предохранителя радиусом полдюйма; F – патрубок для аварийной линии; G – подающая магистраль контура котла; H – подвод холодной воды к защитному теплообменнику; K – подвод горячей воды к защитному теплообменнику; L – обратная магистраль контура котла; M – расширительный бачок и патрубок для опорожнения.

Не всегда в качестве теплоносителя используется вода: нередко эту функцию выполняет воздух. Он подается в разогретом состоянии по трубам, а обратно по полу, самотеком. Это удобно, так как при этом отсутствует риск размораживания системы. Кроме того, отпадает необходимость осуществлять контроль герметичности труб.

Определяем затраты

Чтобы получить желаемый результат, придется потратить немало сил и средств: потребуется приобретение отсутствующего инструмента, да и материал нынче не дешев. Но важнее оценить экономический эффект: если осуществить задуманное, можно сберечь около 2000 долларов США. Именно такая разница между затратами на приобретение готового котла и материалов, предназначенных для изготовления его собственноручно. Сложности по составлению схемы агрегата преодолимы: сегодня существует множество фирм, оказывающих такие услуги.

Пиролизный котел с камерой дожига

Какие необходимы инструменты и материалы

Соединять детали, изготовленные большей частью из листового металла, нужно только лишь с помощью электрического сварочного аппарата. Понадобится также электродрель с набором сверл разного диаметра и углошлифовальная машинка (болгарка) с кругом по металлу диаметром 230. В некоторых местах удобнее будет работать болгаркой под круг диаметром 125, но это не обязательно.

Что касается материалов: перечень их довольно широк.

1. Листовая сталь толщиной от 4,0 до 7,5 мм. Допускается применение листов толщиной 4 мм для изготовления внутренних деталей и 3 мм – для корпуса.
2. Труба из углеродистой стали с толщиной стенки 3,5 мм (диаметром 57) – около 8 м.
3. Труба со стенкой 4,5 мм (диаметром 159) – полметра.
4. Труба со стенкой 3,2 мм диаметром 32 – 1 м.
5. Огнеупорный кирпич в количестве полтора десятка.
6. Профилированная труба сечением 60×30 мм со стенками 2,0 – 1,5 м.
7. Профилированная труба сечением 80×40 мм со стенками 2,0 – 1 м.
8. Стальная полоса 4 мм толщиной и 20 шириной – 7,5 м.
9. Стальная полоса 4 мм толщиной и 30 шириной – 1,5 м.
10. Стальная полоса 5 мм толщиной и 80 шириной – 1 м.
11. Электроды сварочные – около 5 пачек.
12. Отрезные круги диаметром 230 для болгарки – примерно 10 шт.
13. Шлифовальные круги диаметром 125 – 5 шт.
14. Дутьевой электрический вентилятор.
15. Температурный датчик.

Вид котла изнутри с пояснениями

В основном, здесь указано все. В процессе работы еще могут понадобиться кое-какие мелочи, но это не окажет серьезного влияния на конечную стоимость.

Правила установки оборудования в соответствии с противопожарной безопасностью

После того, как котел будет собран, его следует установить. При этом важно соблюдать правила пожарной безопасности. В противном случае может возникнуть угроза здоровью и даже жизни людей.

1. Размещать такое оборудование допускается только в нежилых помещениях.
2. Фундамент для установки агрегата изготавливается из бетона или кирпича.
3. Перед топочными камерами следует уложить металлический лист толщиной не менее 1,5 мм.
4. Минимально допустимое расстояние от корпуса до мебели или других предметов, способных поддерживать горение, должно быть не менее 200 мм.
5. В помещении необходимо устроить естественную вентиляцию, способную поддерживать достаточный воздухообмен: для нормального горения необходим свежий воздух, насыщенный кислородом.

Монтаж пиролизного котла

Важно, чтобы труба дымохода была хорошо утеплена, в противном случае на его стенках будет образовываться конденсат и осаждаться смолы, что будет снижать КПД оборудования и срок его службы.

Кое-что о пиролизных печах

Крупногабаритные и мощные агрегаты необходимы лишь жителям крупных домов. Для хозяев дачных домиков существует другое решение – пиролизная печь. Она внешне очень схожа с котлом, да и принцип ее работы ничем не отличается. Но габариты и мощность ее значительно меньше – до 25 кВт.

Пиролизная печь – хорошая альтернатива котлу

Чтобы ее соорудить, достаточно 400 шт. керамического кирпича, 100 шт. шамотного кирпича, лист из стали толщиной 4 мм (1,5×6,0 м), 3 шт. чугунных колосника, вентилятор наддува, дверцы для поддувала и топочной, рычажный терморегулятор. Такой печки будет достаточно, чтобы согреть домик зимой.

Понравилась статья? Поделитесь с друзьями:

teploguru.ru

Смотрите также

• 
  Котел тп 87
• 
  Воздухогрейный котел студент
• 
  Baxi котел электрический
• 
  Производство промышленных котлов
• Котел термотехник парапетный
• Котел парапетный термотехник
• 
  Потек котел отопления
• 
  Ремонт котла риннай
• 
  Студент гидравлик котел
• 
  Электрический промышленный котел
• 
  Твердотопливный котел польша