Изготовление пиролизного котла своими руками: чертежи и принцип работы

В последнее время, всё большее предпочтение отдается пиролизным котлам, которые как раз и обладают вышеперечисленными характеристиками. Помимо высокого КПД, пиролизные котлы способны очень долго поддерживать требуемую температуру теплоносителя, при этом образуя минимальное количество сажи.

Что такое пиролиз?

Под пиролизом подразумевается процесс получения и последующего сжигания горючего газа. Пиролиз — характерный процесс для твердотопливных котлов. Топливо помещают в закрытую камеру и постепенно уменьшают количество воздуха в ней. Дрова или уголь начинают тлеть. Углекислый газ, выделяемый во время сгорания топлива, поступает в другой отсек и смешивается с нагретым до определенной температуры воздухом. Происходит повторное горение. Основное преимущество пиролиза: он увеличивает количество времени горения и, соответственно, количество тепла. На открытом воздухе любое горючее сгорает быстро и выделяет минимальное количество тепла.  В 50- годах прошлого века инженеры изобрели схему новейшего оборудования, подходящего для пиролиза. Из-за дороговизны и необоснованности, к разработке не приступили.

Характеристики пиролизного котла

Устройство пиролизного котла связано с обработкой газов, полученных при сжигании древесного топлива. Научно доказано, что образованный газ выделяет больше тепловой энергии, чем одни только дрова. При сгорании газа задействуется гораздо меньшее количество вторичного воздуха по сравнению с горением древесного топлива, вследствие чего возрастает время, эффективность и температура горения.

Несомненным преимуществом подобной отопительной техники является то, что она чрезвычайно проста в управлении, процесс обслуживания пиролизного котла максимально автоматизирован.

Его работа автоматизирована, как и в жидкотопливных или газовых котлах.

Схема твердотопливного пиролизного котла.

Свое название пиролизные печи получили благодаря процессу сухой перегонки топлива, называемому пиролизным сжиганием. Высокая температура воздействует на древесное топливо и при искусственно созданном недостатке кислорода продолжает разлагаться, выделяя летучие компоненты – тот самый пиролизный газ. Еще одним результатом работы такой печи является образование древесного угля.

Принцип работы котла предельно прост. Сухая перегонка происходит при высокой температуре – от двухсот до восьмисот градусов. Стоит заметить, что это полностью экзотермический процесс, который направлен только на выделение тепла. Условия, которые создает пиролизный котел, позволяют параллельно проводить подсушку запасов топлива, находящихся в одном помещении с котлом. Воздух, попадающий в зону горения, немедленно становится теплым. Устройство печи организовано так, что при сгорании происходит взаимодействие пиролизного газа с частичками активного углерода. Это говорит о том, что на выходе из котла в дымовых газах отсутствуют разного рода вредные примеси. В большинстве своем это водяной пар и углекислый газ. Так что пиролизный котел гораздо меньше загрязняет атмосферу, выбрасывая в нее во время работы минимум золы и сажи. Из-за этого пиролизный котел требует чистить дымоход в три раза реже, чем обычный.

Конструкционные особенности пиролизного оборудования

Пиролизный нагревательный агрегат в зависимости от расположения камеры дожига бывает двух видов:

  • с нижним местонахождением;
  • с верхним местонахождением.

котлы на дровах длительного горения

Пиролизные котлы своими руками оборудуют топками, состоящими из двух частей:

  • камеры для загрузки твердого топлива. В первой части дрова сгорают, а поскольку кислорода недостаточно, происходит процесс пиролиза;
  • камеры для сгорания дров. Газы, выделяемые при их горении, догорают в этой части топки, поскольку в нее подается кислород.

Экономные топливные брикеты своими руками

Читайте также:  Автономное отопление в частном доме. Какой системе отдать приоритет?

Как функционирует котёл на практике

Практическое применение оборудования удобно рассмотреть пошаговым процессом:

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

Конструкция котла: 1 – активная камера; 2 – вход воды; 3 – вторичный воздух; 4 – дымоход; 5 – патрубок выхода; 6 – дроссельная заслонка; 7 – выход воды; 8, 9 – датчики; 10 – терморегулятор; 11 – дверь пассивной камеры; 12 – первичный воздух; 13 – пассивная камера; 14 – воздушный насос; 15 – контур теплообменника; 16 – форсунка; 17 – дверь активной камеры

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:

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

Плюсы и минусы пиролизных котлов

Пиролизные котлы работают за счет термического разложения древесины, что даёт возможность получить дополнительную выгоду. Во-первых, при работе газогенераторного котла отсутствует зола и сажа, поэтому обслуживать такой твердотопливный котел приходится намного реже, чем обычный.

Во-вторых, за счет того, что древесина не горит в пиролизном котле, как в обычном котле, а только разлагается, выделяя при этом газ, удается существенно увеличить время работы котла. Только представьте себе, пиролизный котел при одной закладке дров способен проработать целые сутки, без какого-либо участия в этом человека.

Плюсы и минусы пиролизных котлов

В-третьих, как было сказано выше, КПД пиролизного котла на порядок выше, чем КПД обычного твердотопливного котла. В свою очередь, это позволяет максимально эффективно использовать энергоноситель, в качестве которого выступает древесина.

В-четвертых, при сгорании топлива в пиролизном котле, существенно уменьшается выброс вредных веществ в атмосферу. Ну и последнее, благодаря установленной автоматике, пиролизные котлы являются полностью автономным оборудованием в системах отопления.

Что же касается минусов, то их у пиролизных котлов, не так уж и много. К недостаткам, можно отнести высокую стоимость, требовательность котлов к качеству сжигаемого топлива, а также зависимость от электричества.

Так, например, средняя стоимость пиролизного котла варьируется в пределах 1000 $. Древесина для сжигания в газогенераторном котле должна быть не слишком влажная, поскольку в противном случае, серьезно пострадает КПД котла.

Плюсы и минусы пиролизных котлов

Ну и зависимость подобного рода оборудования от электричества, вполне понятна, ведь для работы вентиляторов и автоматики пиролизного котла, обязательно понадобится электропитание.

Оценить статью и поделиться ссылкой:

В заключение

Пиролизный котел является более сложной конструкцией, чем обычный твердотопливный, с традиционным способом сжигания топлива. Поэтому, решив изготовить его своими руками, необходимо трезво оценить свои знания, навыки и возможности. Кроме того, чтобы самостоятельно изготовленный такой агрегат был действительно работоспособным, желательно, иметь подробный чертеж, проверенной на практике конструкции, работающей по той или иной схеме.  Приведенные же в этой статье схемы пиролизных котлов отображают лишь общие принципы их устройства, которые можно использовать при изготовлении агрегатов такого типа своими руками. Они могут служить основанием для создания чертежей, на основании расчета требуемой мощности, длительности горения и других характеристик будущего котла. Сделать самому это достаточно непросто. Поэтому, лучше всего, выбрать подходящую схему устройства и работы пиролизного котла и в соответствии с ней найти в интернете уже готовый чертеж агрегата, работающий по такому принципу, адаптировав его к своим конкретным запросам и условиям. Некоторые их них мы постараемся разместить в одной из следующих статей этой категории.

Читайте также:  Буржуйка на отработанном масле изготовление печки своими руками

Виде по теме: Изготовление и испытание пиролизного котла своими руками.

//

< Предыдущая Следующая >

Собираем простой пиролизный котел своими руками: пошаговая инструкция

Изготовление агрегата начинается с нарезки металла для корпуса.

  1. По имеющимся чертежам точно размечаются детали и для удобства маркируются, например, мелом.
  2. Все нарезанные элементы сначала скрепляются на «прихватках» сваркой и только после окончательных замеров провариваются.
  3. Конструкция собирается на металлическом листе образующем дно. Затем устанавливаются на свои места боковые стенки и задняя панель, которые являются внутренней стороной котла и провариваются с двух сторон. Так как внешних стенок еще нет, получается, мы видим котел изнутри водяной рубашки.

Сюда больше не будет возможности попасть, поэтому важно тщательно проверить каждый сантиметр шва и можно обработать сварочным герметиком для полной уверенности.

Самодельный отопительный пиролизный котел

Собираем простой пиролизный котел своими руками: пошаговая инструкция

На этом этапе монтируются трубы теплообменника.

Затем наваривается «кожух» (внешняя стенка) и обечайки дверок.

Необходимо проверить возможность замены кирпичных элементов (шамотных камней) внутри котла без его разборки.

Соблюдение правил техники безопасности

При монтаже пирозлизного газогенератора, необходимо строго соблюдать требования пожарной безопасности:

  1. Устанавливать оборудование можно только в отдельном нежилом помещении.
  2. Отопительный агрегат необходимо поставить на бетонное или кирпичное основание с ровной поверхностью.
  3. Габариты вентиляционного отверстия в сооружении должны быть не менее 100
  4. Котел устанавливать на расстоянии от стен минимум 25 см.
  5. Перед прибором на пол нужно постелить лист металла толщиной около 3 мм.
  6. Дымоход обязательно нужно изолировать утеплителем.

Это простые, но очень важные правила техники безопасности, которым нужно строго следовать, чтобы избежать неприятных и даже опасных ситуаций.

Таким образом, мы выяснили, что пиролизный котел длительного горения – это очень эффективное оборудование для отопления помещений, однако его стоимость не каждому по карману. Подходить к решению изготовления газогенератора своими руками нужно трезво и взвешенно. При сборке и вводе конструкции в эксплуатацию строго следуйте чертежам и правилам.

Работа «принудительных» котлов

Наддув

Компьютерный вентилятор обычной конструкции загоняет в газификатор воздух. От воздушной внутренней магистрали вторичный воздух попадает в камеру сгорания. Давление при этом в рабочей полости выше атмосферного.

Рассмотрим достоинство такой схемы:

  • вентилятор самой простой конструкции;
  • камера, где происходит процесс сгорания, совмещена с дожигателем;
  • при использовании жаропрочных специальных сталей вы сможете обойтись без футеровки, ведь температура свыше 1000 градусов сосредоточена возле сопла, а у самих стен ниже 800 — 900 градусов.
Работа «принудительных» котлов

Однако, все перечисленные преимущества не позволяют получить КПД выше, чем 82-84%. Воздух под давлением частично обволакивает заложенное топливо, а внутренняя часть топлива, где происходит пиролиз, получает при этом недостаточно кислорода, причем увеличивать наддув будет бесполезно. К тому же в самой камере, где происходит процесс сгорания, оказывается много воздуха. Температура в сердцевине факела не может превысить 1100 градусов, при этом тяжелые продукты не сгорают, а испаряются в трубу. При этом КПД уже не будет выше 90%.

Читайте также:  Двухтрубная Система Отопления Схема Подключения

Особо нужно отметить опасность угарного газа от котла с принудительным как, если давление в емкости больше атмосферного, то даже микротрещина послужит причиной утечки газов в ваше помещение. Газы не всегда можно распознать по запаху, но они всегда ядовиты и едки.

Откачка

Давление в тракте меньше атмосферного. Разница с наддувом принципиальная. В котлах с дымососом закладка топлива хорошо продувается: давление будет ниже там, куда воздуху труднее проникнуть, а вот тяга будет сильнее. Вторичный воздух можете загонять снаружи: давление его больше, чем в камере сгорания. Поэтому он, стремясь расшириться, взвихривается, перемешивается с пиролизными газами и они сгорают. При этом температура поднимается до 1200 и выше градусов.

Как вы понимаете, КПД здесь повышенное. Его также может повысить, благодаря высокой температуре и сгоранию тяжелых фракций. Также появляется возможность сделать механический «дубовый» терморегулятор. За его основу берется термобиметаллическая пластина в водогрейном контуре, которая изгибается при колебаниях температуры. От нее поступает тяга к дросселю, пропускающему наружный воздух в дымоход. Когда вода перегрелась, заслонка приоткрылась, мотор крутит, как и раньше, прямо от сети или UPS, но наружный воздух, с более высоким давлением, отталкивает часть дымовых газов. Давление в газификаторе и камере сгорания повышается, туда поступает меньше наружного воздуха и пиролиз со сгоранием поутихну.

КПД таких котлов с дымососом может быть выше 90%, а мощность при 100% безопасности и надежности – 100-150 кВт.

Догрузку топлива в данный котел с дымососом вы можете осуществлять без предосторожностей. Дверцу загрузочного люка и ЗПХ можно открывать — закрывать в любой последовательности. В худшем случае вы почувствуете неприятный запах, но нераскаленные яды.

Работа «принудительных» котлов

Чертеж пиролизного котла (по схеме Беляева) 25-40 кВт

Если есть возможность, сделайте 3D схему внутреннего строения котла, чтобы понять основу его строения и приступить к изготовлению.

Проверка работоспособности

Температура пламени в камере сгорания пиролизных газов около 1 000 градусов.

Не спешите устанавливать собранный своими руками пиролизный котел на штатное место – необходимо провести его тестирование. Для этого монтируем термометр, заполняем котел котловой водой, закладываем в топку дрова и поджигаем их. Включением дутьевого вентилятора создаем тягу, ждем, пока дрова хорошо разгорятся. Теперь можно запустить пиролиз – как мы помним, для этого необходимо ограничить подачу кислорода.

Проверка работоспособности

Закрываем дверки топки и зольника, закрываем дроссельную заслонку (ограничивает подачу воздуха, используемого для первоначального розжига дерева) – поленья перейдут из фазы горения в фазу тления. А так как у нас работает дутьевой вентилятор, то он вытянет продукты сгорания в камеру дожигания, где произойдет воспламенение продуктов пиролиза. Далее нам остается лишь контролировать температуру в котле – как только она достигнет точки кипения, пиролиз следует остановить. Для этого выключаем вентилятор, открываем камеру сгорания и выгребаем из нее горящие дрова.

Также существуют рекомендации по проверке пиролизных котлов, собранных своими руками, с помощью опрессовочного насоса – для этого заполняем агрегат водой, герметизируем одну из труб, подключаем к другой насос, и доводим давление до 3 атм., проверяя герметичность всей конструкции.