Как сконструирован пиролизный котёл

Пиролизный котел своими руками

На сегодняшний день в России огромное количество населенных пунктов, где отсутствует магистральный газопровод, поэтому приходится отапливать помещения электричеством или доступным твердым топливом. Конечно, последний вариант гораздо более экономный, но при этом очень трудоемкий. Приходится постоянно контролировать количество топлива в котле, следить, чтобы не прогорел, чтобы не пришлось растапливать заново. Выходом из такой ситуации являются пиролизные котлы, которые также работают на твердом топливе, но при этом оптимизирован процесс горения. Стоимость такого котла выше, чем у обычного, но его вполне можно изготовить самостоятельно. Мы расскажем, как сделать пиролизный котел своими руками, чертежи и принцип работы, приведем рекомендации специалистов и видео-уроки.

Фото 1 Принцип работы пиролизного котла

Принцип работы

Оценить преимущества пиролизных котлов невозможно без понимания общих принципов работы. И изначально, что такое пиролиз?

По сути, это разложение природных соединений при минимальном количестве воздуха. В стандартном котле дрова сгорают при температуре 900-1200°С при нормальном доступе воздуха, на одну закладку дров уходит около 3-4 часов с выделением порядка 4900 калорий тепла.

Таблица 1 Теплотворная способность дров разных пород древесины

В пиролизном котле твердое топливо сгорает при меньшей — 300–850°С температуре, при этом происходит распад на следующие элементы — на твердый осадок и газ. При отсутствии кислорода в отдельной камере горючий (пиролизный газ) вступает в реакцию с углеродом и дополнительно перерабатывается, за счет чего увеличивается теплопроводность.

Таким образом, при сухой перегонке (процесс пиролиза) помимо твердого топлива дополнительно сгорает твердый осадок и одновременно с ним пиролизный газ. Все это в комплексе увеличивает время прогорания одной закладки дров до 12 часов (сравните с обычными 3-4 часами) и коэффициент полезного действия котла до 85-90% при стандартных 65-70%.

Плюсы и минусы оборудования

Любой агрегат отличается как положительными, так и отрицательными характеристиками. Для того, чтобы сделать правильный выбор, их необходимо адекватно оценить.

• поддержание определенной температуры горения в автоматическом режиме;
• увеличенное время прогорания закладки на фоне повышенного КПД котла;
• возможность использовать различные виды твердого топлива, вплоть до продуктов переработки деревообрабатывающей и сельскохозяйственной промышленности.

Не рекомендуется использовать более трети общего количества топлива полимеры и резину.

• большие габариты котла за счет увеличенной камеры сгорания;
• особые требования к твердому топливу – дрова должны быть совершенно сухими

При закладке топлива даже 25% влажности замедляется процесс выделения газов, что приводит к снижению температуры теплоносителя и падению эффективности.

• энергозависимость – во время работы котел потребляет электричество для работы вентилятора, создающего принудительную тягу, и автоматики;
• цена – это самый главный недостаток, который заставляет отказаться от покупки.

Именно поэтому мы предлагаем сделать пиролизный котел своими руками, чертежи и принцип работы смотрите дальше в статье.

Устройство котла

Принципиальная разница стандартного и пиролизного котла заключается в том, что в первом варианте 1 камера сгорания, а во втором – 2, между которыми пролегает колосниковая решетка, в нижней сгорают собственно топливо и твердый остаток, а в верхней – пиролизные газы. Именно такая организация топочных камер позволяет оптимизировать процесс, увеличить время сгорания топлива и максимально увеличить эффективность.

Фото 2 Схема устройства пиролизного котла

Процесс пиролиза возможен только при ограниченном доступе воздуха, когда топливо не горит, а фактически тлеет, выделяя большее количество газа.

К числу особенностей пиролизного котла относится и повышенное аэродинамическое сопротивление в дымоходе за счет отсутствия воздуха и реакции углерода с пиролизным газом. Принудительную тягу обеспечивает электровентилятор, собственно, именно по этой причине пиролизные котлы и относятся к категории энергозависимого оборудования.

Стоимость самодельной модели

Безусловно, основная причина, почему принимаются за изготовление пиролизного котла своими руками, ищут чертежи и принцип работы — банальная экономия. В среднем по регионам стоимость готового котла варьируется от 36 000 руб. (мощность 10 кВт, площадь 100 кв.м.) до 140 000 руб. (мощность 38 кВт, площадь 300 кв.м.). При самостоятельном изготовлении котла получается сэкономить от 500 до 1500 у.е. за счет стоимости материалов и личного труда.

Видео 1 Пиролизный котел 15-25 кВт — изготовление и испытание

В любом случае, этот вид работ нельзя назвать недорогим или легким, поэтому прежде чем решится сделать пиролизный котел своими руками, оцените свои возможности изучите все чертежи и подберите именно те материалы которые необходимо.

Как сделать пиролизный котел

• электродуговая сварка и 3-4 пакета электродов;
• дрель;
• малая болгарка (круг 230).

Изготовление пиролизного котла своими руками

Принцип действия

Обычный твердотопливный котёл работает по принципу отдачи тепла. Как правило, КПД таких агрегатов не слишком высок и требует постоянного поддержания горения в топке. При их работе количество вредных выбросов в атмосферу достаточно высоко.

Работа пиролизного агрегата основывается на принципе пиролиза. Пиролизный котёл имеет две камеры горения. Основную, где топливо разжигается, хорошо разгорается, в камере достигается температура более 200 0 С, после чего подача кислорода снижается и топливо начинает тлеть.

Кислород воспламеняет несгоревшие твердые частицы газов и тем самым превращает в тепловую энергию до 90 % твердых частиц содержащихся в дыме. КПД такого котла достигает 85 %. Особенностью такого агрегата является обратная тяга, поступление воздуха происходит сверху, а не снизу, как в твердотопливных котлах.

Принцип работы пиролизного котла

Преимущества и недостатки

Если говорить о позитивных и негативных сторонах пиролизных котлов, то они имеют как своих сторонников так и противников.

Среди плюсов обычно называют:

• возможность только двух-трёх закладок топлива за сутки;
• работу на твердом топливе: уголь, дрова древесные отходы, брикеты торфа;
• высокий КПД;
• природоохранные качества, в воздух выбрасывается минимальное количество вредных химических веществ;
• топливо сгорает почти полностью, количество золы незначительное, поэтому количество очисток сводится к минимуму, и не требует очистки при каждой закладке дров;
• большая камера горения позволяет закладывать большие поленья, во многих случаях они не требуют колки.

Если говорит о минусах, то их также немало:

• Это высокая стоимость котла, сопоставимая с увеличением на 50–100 % стоимости твердотопливных.
• Обязательное наличие электрических вентиляторов для подачи и разогрева воздуха, что может быть проблемой для регионов с перебоями электрообеспечения.
• Уровень КПД во многом зависит от качества, или точнее уровня влажности дров, который не должен привышать 20–25 %. Чем выше влажность дров, тем больше энергии уходит на их разогрев до нужной температуры. При влажности дров в 50 % процесс пиролиза не запускается и агрегат работает как обычный твердотопливный.
• Котёл имеет большие объемы и требует отдельного помещения для установки – котельной.

Ещё одним важным аспектом устройства пиролизных котлов является необходимость расчёта мощности агрегата на отопляемую площадь. Здесь кроме показателя площади необходимо учитывать температуру воздуха в регионе, уровень утепления дома и периодичность отопляемости.

Нередко пиролизные агрегаты используют с сухой системой подачи тепла.

Схема устройства пиролизного котла

Как сделать своими руками

Чтобы сконструировать пиролизный котёл своими руками прежде всего нужно сделать необходимые расчёты и затем на их основании чертёж.

Чертёж можно заказать и у специальной фирмы, которая занимается разработкой чертежей. Даже в этом случае пиролизный котёл обойдется, так примерно, долларов на 2 000 меньше, чем купить.

Если есть навыки и уверенность в своих силах можно попробовать сделать его самостоятельно.

В соответствии с разработанными чертежами, есть возможность рассчитать необходимое количество материала для агрегата. И вполне реально сконструировать пиролизный котёл в собственном гараже.

Для работы понадобятся следующие инструменты:

• электрическая дрель;
• сварочный аппарат (желательно модель постоянного тока);
• желателен плазморез или электролобзик;
• несколько упаковок (около 5 шт) электродов;
• болгарка;
• несколько шлифовальных кругов на 125 мм;
• отрезные круги на 230 мм.

Из материалов:

• Металлические листы не меньше 5 мм толщиной, а также на 3 мм. Помните, что дешёвая сталь быстро прогорит, так как температура пиролиза не ниже 1100 0 С. Ремонт будет сложным и дорогостоящим, а иногда и невозможным. Здесь нужна качественная сталь не меньше 5 мм. Для внешнего кожуха подойдет и 3 мм.
• Набор труб различного диаметра, их количество должно быть рассчитано, согласно чертежам.
• Набор профтруб 2 мм.
• Несколько полос стали разной ширины и толщины.
• Вентилятор.
• Термодатчик.

Изготовление, короткое руководство

1. Шаг первый разобравшись с чертежами и закупив материалы, необходимо «раскроить» детали будущего агрегата. Обязательно каждую подписать.
2. Шаг второй сделать необходимые отверствия с помощью электролобзика или плазмореза
3. Третий шаг – начинаем сварку из камеры дожига, затем нужно приварить камеру газификации и отверстие под горелку. Дальше место для трубки плазменника.
4. Следующим шагом будет приваривание трубок теплообменника. Их необходимо обварить с обеих сторон.
5. Следующим приваривается внешний кожух, который можно сделать из более тонкого металла (3 мм). Между кожухом и внутренней начинкой привариваются распорки. Это необходимо для того, чтобы исключить деформацию металла.
6. Следующими – привариваются двери для нижней и верхней камер, устраиваются их уплотнение из стеклокерамики и дополнительные блоки блокировки. Это необходимо, так как площадь двери большая.
7. Блокировка камеры дожига выполняется из шамотного кирпича. Уплотнения ручек стеклокерамикой. Дно камеры газификации выкладывается шамотным кирпичом.
8. Не забудьте установить уплотнитель на ручку прямой тяги.
9. Устраивается съемный бачок для очистки сажи из дымохода.
10. Вентилятор устанавливается после этого. Лучше использовать центробежный вентилятор мощностью побольше.
11. Следующий шаг – покрыть грунтовкой агрегат. Затем его нужно будет покрыть термоизоляционным экраном.

Самодельный пиролизный котел

Установка и испытания

После того как агрегат собран необходимо подключить его к системе, установить расширительный бачок, вентиляционный насос, залить воду в систему. После этого обязательно провести испытание агрегата. Чтобы проверить качество работы, во время испытаний необходимо посмотреть есть ли дым в дымоходе, если имеется запах дыма, то работает котёл неправильно.

При прохождении процесса пиролиза газы сгорают полностью и запаха не должно быть никакого.

Безопасность работы котла

Работа любого агрегата связанная с газом имеет ряд потенциальных опасностей. Поэтому соблюдение простых правил безопасности очень важно. В данном случае их немного:

• котёл желательно установить в нежилом помещении;
• под агрегатом должно быть бетонное основание или металлический лист;
• расстояние от стенок котла до стены помещения или ближайшей мебели должно быть не меньше 20 см;
• обязательно наличие вентиляции в помещении, так как в случае утечки угарного газа, он должен иметь выход;
• важно также провести утепление дымохода, чтобы в нём не скоплялась смола и вода.

При конструировании пиролизного котла собственными руками, важно соблюдать технологию его изготовления и правильно читать чертежи. Это убережёт от ошибок, которые исправить будет сложно, а иногда и невозможно.

В целом агрегат своими руками обойдётся на 20–30 % дешевле от аналога, купленного у завода-производителя.

Пиролизный котел своими руками: устройство, схемы, принцип работы

Термин «пиролиз» подразумевает процесс, где имеет место замедленное сжигание твёрдого топлива с получением газовой среды. Несмотря на «профессорское» название сооружения, сделать пиролизный котел своими руками относительно несложно, и самоделки на практике встречаются достаточно часто.

Объяснение тому простое – газогенераторный котёл на дровах проще в обслуживании, зачастую эффективнее и экономичнее другого похожего оборудования. Давайте вместе разберемся, как работает такое оборудование и, что понадобится для его изготовления.

Принцип действия пиролизных котлов

Котлы систем обогрева, где в качестве топлива используются твёрдые горючие материалы, помимо классики, относятся также к пиролизным конструкциям. Обычно их называют газогенераторными котлами.

Чтобы лучше понять принцип работы домашнего пиролизного котла, логично внимательно рассмотреть устройство такой техники. Начнём с особенностей топки как основной части нагревательной конструкции. По сути, рабочая область топливной камеры пиролизных котлов разделяется на две разделённых камеры.

Одна из таких камер загружается твёрдым топливом – дровами, пеллетами, брикетами и т.п. Там начинается первичный процесс горения твёрдого топлива при ограниченной подаче воздуха. В таком состоянии топливо не горит, но тлеет. Газы, выделяющиеся при медленном горении, поступают в другую область камеры – активную, где уже при увеличенной подаче воздуха интенсивно прогорают.

Технически подобный процесс сжигания реализуется простым способом. Подобласти общей камеры попросту разделяются колосниковой решёткой и форсункой. Верхняя часть камеры – пассивная топка, нижняя часть камеры – активная топка. При этом следует учитывать конструктивную особенность – верхнюю подачу воздуха в топливную камеру (верхнее дутье).

Собственно, этим и отличается конструкция газогенераторного котла от классической однокамерной разработки, где применяется нижняя подача.

Технологически для устройства пиролизных котлов характерным моментом является также организация принудительной тяги. Конструкция двухступенчатой топки обладает завышенным аэродинамическим сопротивлением. Поэтому здесь никак не обойтись без установки воздушного насоса.

Как функционирует котёл на практике?

Практическое применение оборудования удобно рассмотреть пошаговым процессом:

1. Загрузка дров – укладка на колосник верхней области камеры.
2. Поджиг топлива и запуск в работу дымового насоса.
3. Образование древесного газа при температуре 250-850 °С.
4. Переход древесного газа в нижнюю область топки.
5. Сгорание древесного газа при дополнительной подаче воздуха.

Далее полученное в нижней области топливной камеры тепло используется для нагрева теплоносителя. Теплоносителем может быть как водная среда, так и воздушная.

Если обратить внимание на все существующие конструкции домашних котлов, действующих на твёрдом топливе, главной альтернативой пиролизному котлу выступает конструкция традиционного исполнения.

Это похожий вариант котла на дровах, где действует одна неразделённая топка и работает принцип нижней подачи воздуха в камеру сгорания. Но такая система считается менее эффективной и неэкономичной по причине быстрого сгорания топлива.

Пиролизный котёл способен выдавать коэффициент полезного действия на уровне 85-95% при условии 100% нагрузки. Однако КПД резко падает, если нагрузка составляет менее 50%. Именно поэтому изготовители пиролизной техники рекомендуют пользователям эксплуатировать оборудование с максимальной нагрузкой.

Аналогичный подход справедлив и для самодельных конструкций, при условии их полного соответствия классической пиролизной схеме и требованиям эксплуатации.

Для «пиролиза» требования эксплуатации, надо заметить, достаточно жёсткие:

• обязательное оснащение воздушным насосом;
• допустимая влажность топлива не выше 25-35%;
• нагрузка на оборудование не ниже 50%;
• температура обратного теплоносителя не ниже 60 °С;
• загрузка только крупным топливным массивом.

Также следует отметить дороговизну пиролизных систем промышленного изготовления. Наверное, поэтому пользуется высокой популярностью вариант “сделай сам”.

Самодельный пиролизный котёл

Как правило, при изготовлении подобной отопительной техники своими руками за основу берётся популярная схема Беляева. Нельзя сказать, что это простое решение, которое позволяет изготовить нагреватель без проблем. Но, пожалуй, одно из тех решений, которое действительно можно реализовать.

Для производства оборудования по этой схеме мастеру потребуется:

• труба металлическая (d = 32; 57; 159 мм);
• труба профильная (s = 60х30; 80х40; 20х20 мм);
• стальная полоса (20х4; 30х4; 80х5 мм);
• кирпич шамотный;
• металлический лист;
• воздушный насос;
• температурный датчик.

Также необходимо иметь полный набор слесарного инструмента, плюс сварочный аппарат (и навыки сварщика, соответственно). Работу по изготовлению пиролизного котла своими руками явно не осилить в одиночку. Как минимум нужен один помощник.

Первым делом, в соответствии с выбранной схемой необходимо приготовить листовые детали сооружения. Рекомендуется заготовить листовые панели, обрезая их по размеру профессиональным точным оборудованием.

Применение для резки ручного инструмента типа «болгарки» также требует некоторых навыков работы и соблюдения техники безопасности при работе, но не обеспечивает точность реза, что впоследствии сказывается на качестве исполнения сварки. Этот момент следует учесть. Разумное решение по нарезке листов металла – заказ в механической мастерской.

Сборка внутренних частей оборудования

Из одной части металлических листов необходимо сделать топливную камеру. Для этого материал, соразмерный схемным параметрам, соединяется и сваривается. Должна получиться двухкамерная конструкция, которую следует дополнить воздуховодами.

Эти элементы топливной камеры делаются из металлического швеллера или же для изготовления применяют профильную трубу. По всей площади фронтальной стороны воздуховода высверливаются отверстия.

Ниже по уровню, в области активной топочной камеры, на стенке, расположенной поперёк воздуховодам, врезается металлическая труба (вторичный подвод воздуха). Далее начинается работа с трубами, так как подошла очередь сборки трубчатого теплообменника.

Эту часть пиролизной системы делают из металлических труб d=57 мм:

1. Берётся два металлических листа по размеру чертежа и делается разметка.
2. На основе разметки под расположение труб по листу вырезаются отверстия d=60 мм.
3. Нарезаются трубы d=57 мм по размеру длины.
4. Концы труб вставляют в отверстия одного листа и обваривают.
5. Повторяют операцию с другим листом.

На выходе должен получиться готовый теплообменник, который скрепляется с корпусом котла там, где указывает схема.

Рядом с теплообменником (по верхнему уровню) устанавливается дроссельная заслонка. Эта деталь оснащается рукояткой и также приваривается к сооружению. Торцевая часть корпуса дросселя закрывается куском листа с патрубком под дымовую трубу.

Далее останется только сварить переднюю панель топливной камеры с окнами для дверей под каждую из двух секций и модулем для воздушного насоса.

Перед тем как ставить фронтальную панель, внутреннюю часть камер сгорания необходимо усилить шамотным кирпичом. Этот материал режется по размеру, некоторая часть под углом. Кирпич обтачивается и подгоняется по месту укладки.

Обработке шамотным кирпичом подвергаются обе рабочих секции топливной камеры котла. При этом аккуратно обкладываются места области заслонок воздухоотводящих (подводящих) труб. После выкладки кирпичом, устанавливается фронтальная панель.

По сути, основную сборку пиролизного котла на этой стадии можно считать завершенной. Собранную конструкцию необходимо обработать – убрать окалину от сварки, подчистить сварные швы, подровнять, если где-то имеются небольшие неровности.

На следующем этапе – заключение собранной конструкции в герметичный корпус. Эта часть сооружения также делается из металлических листов. Однако прежде нужна опрессовка.

Тестирование и окончательная сборка конструкции

Собранную конструкцию необходимо испытать. Обязательные действия – проверка на герметичность области котла, где должен циркулировать теплоноситель. Для проведения опрессовки теплообменника временно устанавливают заглушки на патрубках подачи и возврата теплоносителя.

Затем теплообменник заправляют водой. Желательно использовать горячую воду из сети отопления или ГВС, чтобы иметь возможность проверить сварные швы в условиях теплового расширения металла.

При условии отсутствия утечек по швам теплообменника воду сливают и приступают к обрамлению конструкции пиролизного котла внешними металлически панелями. Также на этом этапе изготавливаются и навешиваются двери окон секций камеры сгорания.

Двери пиролизной установки требуют исполнения с учётом высокотемпературных условий эксплуатации. Поэтому делают (или применяют уже готовыми) эти конструктивные элементы обычно из чугуна с дополнительным температурным усилением шамотным кирпичом.

Завершающий этап – установка пиролизного котла по месту его будущей эксплуатации. Монтаж конструкции ведётся на фундаменте или на бетонной плите. Высоту фундамента (плиты) относительно уровня грунта рекомендуется выдерживать размером не меньшим чем 100 мм.

После установки и баланса по уровням нижняя часть котла закрепляется к фундаменту. Останется присоединить дымовую трубу, установить воздушный насос и подключить линии подачи/выхода теплоносителя.

Изготовление пиролизной конструкции котла самостоятельно – это работа, требующая значительного вложения сил. Конечно же, не обойтись и без накладных расходов в плане финансовых средств.

Возможно, по закупке материала и по обращениям к сторонним услугам затраты окажутся меньше, чем стоимость оборудования промышленного изготовления. Однако разница, скорее всего, будет не столь существенной. Но главный вопрос не в деньгах.

Выводы и полезное видео по теме

О самостоятельном изготовлении котла пиролизного действия:

Технически самостоятельное производство пиролизных котлов без наличия соответствующей базы является крайне сложным процессом. Также необходимы профессиональные навыки в работе с металлом, чёткое понимание инженерных схем и технологических тонкостей изготовления котельного оборудования. Без всего этого не стоит даже браться за работу.

Если вы обладаете необходимыми знаниями и умениями, и можете дать ценный совет по сборке пиролизного котла другим посетителям сайта – оставляйте, пожалуйста, свои комментарии, делитесь секретами мастерства, задавайте вопросы в блоке под статьей.

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)

• ∆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 / м 2 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 м 2 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.

Пиролизные котлы: что такое, преимущества, конструкция

все о биотопливе и твердотопливных котлах

• все категории
• Общая информация 238
• Брикеты из торфа 8
• Брикеты топливные 61
• Древесный уголь 36
• Дрова 34
• Пеллеты древесные 91
• Пеллеты из лузги 16
• Пеллеты из соломы 21
• Пеллеты из торфа 13
• Щепа, стружка, отходы 44
• Дымоходы 45
• Енергетические комплексы 10
• Камины, печи для дома 208
• Комплектующие 17
• Пиролизные котлы (печи) 25
• Твердотопливные котлы 111
• Отопление, энергосбережение 125
• Проекты и услуги 4
• Сбор и утилизация отходов 20

1. Как сконструирован пиролизный котёл

• Газогенераторный котел – принцип работы

2. Основные преимущества котла на дровах

• Факторы эффективности пиролизного газогенераторного котла

3. Топливо для пиролизного котла
4. Изготовление пиролизного котлa
5. Выводы

При значительном подорожании угля, газа и электроэнергии проблема отопления решается, как правило, обычными дровами. Пиролизный котел можно запросто сделать своими руками и работать он будет на дровах – самом дешевом виде топлива.

КАК СКОНСТРУИРОВАН ПИРОЛИЗНЫЙ КОТЁЛ

Работает пиролизный котел по принципу, который основан на получении тепла при сгорании такого органического топлива, как древесина. Это могут быть топливные брикеты, опилки, дрова, ветки, поленья и пр. По своей конструкции несколько отличается от обычного твердотопливного газогенераторного котла.

Твердотопливные котлы пиролизные имеют топку, которая разделяется на два отделения. В камере для газифицирования (ее еще называют – камера загрузки) проходит термическое разложение топлива в условиях недостатка кислорода.

Этот процесс называется пиролизом. При этом выделяются пиролизные газы, которые поступают в камеру сгорания (второе отделение топки). Вторичный воздух направляется туда же и сводится до минимума отвод тепла из первого отделения топки.

Эти два отделения разделены колосником. На нем находится топливо (брикеты или дрова). Первичный воздух движется вниз и проходит через слой топлива. Этим и отличаются котлы пиролизные твердотопливные от остальных – принципом верхнего дутья.

В таких топках аэродинамическое сопротивление характеризуется повышенными значениями. По этой причине такие устройства оборудуются устройствами для принудительной тяги (дымосос, дутьевой вентилятор).

ГАЗОГЕНЕРАТОРНЫЙ КОТЕЛ – ПРИНЦИП РАБОТЫ

Принцип термического разложения топлива (пиролиз) состоит в том, что сухая древесина при нагреве без доступа кислорода разлагается на уголь и генераторный газ. Этот газ идет через специальное сопло в камеру сгорания, по пути смешиваясь с вторичным воздухом.

Благодаря этому горение идет при достаточно высоких температурах (порядка 1200 – 1300 °С). Продукты горения направляются в теплообменник (его конвективную часть). По пути тепло передается на рабочее тело теплообменника, а сами уходящие газы удаляются через дымоход.

Твердотопливный пиролизный котел на дровах имеет двухсекционную топку. Обе части топки – загрузочная камера и камера сгорания – покрыты огнеупорными материалами. Это значительно повышает температуру в котле и улучшает условия для сгорания топлива.

ОСНОВНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА КОТЛА НА ДРОВАХ

Для работы на дровах сегодня применяют различное оборудование: теплоаккумулирующие печи, водные, воздушные котлы и др. В качестве отопительных устройств наибольшей эффективностью и удобством отличается пиролизный твердотопливный котел.

Пиролизные котлы отопления на твердом топливе имеют топку, в которой сгорают не сами дрова, а газ, который образуется при термическом разложении древесины.

• При сгорании газа не образуется сажа, а зола образуется в минимальном количестве (соответственно пиролизный котел чистить необходимо намного реже);
• Пиролизный котел в состоянии поддерживать необходимую температуру значительно дольше по сравнению с традиционными устройствами для сжигания древесины;
• Газогенераторный котел имеет КПД намного выше по сравнению с обычными котлами;
• Топка пиролизного котла устроена таким образом, что топливо достаточно заложить в загрузочную камеру один раз для работы на протяжении суток;

Важно!Почему стоит использовать пиролизные котлы для отопления? В продуктах сгорания пиролизного котла намного меньше вредных веществ (особенно канцерогенных соединений)! Такой котел безобиден для здоровья.

• При горении древесного газа он взаимодействует с атомарным углеродом, что при сгорании дает смесь Н2О (пара) и СО2 (углекислоты) – достаточно нейтральных продуктов;

Пиролизные твердотопливные котлы длительного горения имеют такие недостатки:

• требовательность к качеству топлива;
• необходимость электропитания;
• большие размеры.

ФАКТОРЫ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПИРОЛИЗНОГО ГАЗОГЕНЕРАТОРНОГО КОТЛА

На работу отопительного оборудования влияют многие факторы:

• температура окружающего воздуха;
• необходимая температура в помещении;
• наличие утепления в здании;
• вид топлива и его влажность;
• особенности системы отопления.

Сгорание пиролизного газа проходит при потреблении меньшего количества вторичного воздуха. Благодаря этому температура горения увеличивается, продлевается время горения и растет его эффективность.

ТОПЛИВО ДЛЯ ПИРОЛИЗНОГО КОТЛА

Размеры стандартной топки котла регламентируют размеры используемого топлива (габариты дров или брикетов). Как правило, для топлива в газогенераторных котлах используются поленья длиной » 400 мм, и диаметром до 200 мм. Размер топливных брикетов – 300х30.

Вместе с дровами или брикетами можно в качестве топлива использовать и опилки. Но брать их следует не больше трети от основной части топлива по объему.

Инструкция по эксплуатации предусматривает, что влажность топлива не должна быть выше 45%. Чем меньше влажность древесины, тем больше мощность котла и тем дольше он сможет проработать без ремонта.

Например, килограмм древесины 20% влажности при сгорании дает тепла эквивалентного 4 кВт-ч, а дрова 50% влажности – всего 2 кВт-ч. Кроме того, что при увеличении содержания влаги в топливе, снижается удельная теплота сгорания, значительно увеличивается расход топлива.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПИРОЛИЗНОГО КОТЛА

Пиролизный газогенераторный котел несложно изготовить своими руками из обычного твердотопливного котла. Для этого через стенку топки (в верхней части) проводится металлическая труба, к которой подключается электрический компрессор. Подойдет даже пылесос, который работает в режиме выдувания.

Любым образом через поддувало следует ограничить приток воздуха. В дымоход можно установить специальный вентилятор. Как собрать такой котел, можно ознакомиться на видео:

Цена на все виды топлива неуклонно растет. Топливо для пиролизных котлов, как правило, изготавливается из отходов древесины.

Кроме экономичности, пиролизные отопительные котлы имеют определенные преимущества с точки зрения экологичности. А простота конструкции позволяет при желании запросто изготовить отопительные пиролизные котлы своими руками.

Поделитесь с друзьями и сохраните себе!