Пиролизный котел устройство – Пиролизный котел своими руками: для длительного горения, пошаговая инструкция, для древесины, чертежи

Содержание

Принцип работы пиролизных котлов, устройство и схема

Одним из видов твердотопливных, как правило водонагревательных, котлов являются пиролизные, или газогенераторные установки. В этой статье мы рассмотрим принцип их работу и разберемся действительно ли они такие эффективные.

Дрова всегда использовались людьми как источник тепла, однако сейчас технологии позволяют применять их с более высоким КПД чем давали старые печи. Современные котлы не только значительно экономят ресурсы, но и время, ведь за ними не нужно следить, а одной закладки дров хватает на 12-24 часа.

Почему у пиролизного котла такой высокий КПД

В отличии от классических твердотопливных котлов здесь происходить процесс “горения наоборот”, то есть тепло выделяет не процесс горения древесины, а горение выделяемого газа. Теперь давайте разберемся подробнее.

Сам процесс пиролиза представляет из себя разложение органических соединений при высокой температуре (200…800°С) и ограниченном количестве кислорода. При этом выделяется газ и отработанный кокс.

Этот принцип работы используют и газогенераторные котлы, где, в качестве органического вещества служит древесина. Выработанный таким образом газ сгорает при температуре до 1200°С и выделяет значительно больше тепловой энергии, нежели сами дрова из которых он получен. Таким образом можно получить до 50% больше тепла. КПД таких котлов достигает 85…89%.

В качестве топлива может использоваться:

дрова,
различные пеллеты,
щепа,
топливные брикеты,
кокс,
уголь.

При этом содержание канцерогенных веществ в отработанных газах, выбрасываемых наружу, минимальное, что важно для людей, заботящихся об экологии.

Принцип работы достаточно простой

1 этап. Дрова разогреваются до температуры выхода пиролизных газов.

2 этап. Начинает выходить газ, начинается процесс пиролиза и он продолжается ровно до тех пор, пока все летучие газы не испарятся из топлива.

3 этап. Окончательное сгорание углей.

Видео работы

Преимущества и недостатки

К плюсам такой установки можно отнести:

Самый высокий КПД среди всех твердотопливных котлов, он составляет 90–93%.
Выделяется примерно в 3 раза меньше вредных веществ, что делает их более экологичными.
Большой интервал между загрузками топлива, порядка 12 часов для мягких пород древесины и 24 часа для брикетов, пеллет и твердых сортов.
Низкое количество смол в отработанных газах продлевает срок службы дымоходов.

Недостатки:

Необходимо топливо низкой влажности. Лучший вариант это 20%.
Стоимость таких котлов выше всех остальных типов такого оборудования.
Установка с принудительной тягой делает ее зависимой от электричества.

Схема работы пиролизного и классического котла

Как влияет влажность дров на эффективность

Древесина для пиролизных котлов должна быть просушена до 15-20% влажности. Такой результат сложно получить при естественной сушке, поэтому можно считать это главным недостатком такого типа котлов.

Сырые дрова выделяют большее количество водяного пара, который перемешивается с газо-кислородной смесью и снижает ее энергоемкость. Пример такого снижение в цифрах:

Сжигание 1 кг дров с влажностью 20% – мощность 4 кВт;
Сжигание 1 кг дров с влажностью 50% – мощность 2 кВт.

Если перенести это на работу установки, получается что сырые дрова увеличивают 1 этап работы (см. схему выше). То есть работать котел будет как классический больше времени, а как пиролизный – меньше. Эффективность будет снижаться прямо пропорционально.

Видео обзор газогенерирующего котла

Подробная схема работы, 6 этапов

После того как дрова разгорелись, заслонка закрывается и начинается стадия тления.
В камеру нагнетается кислород, в небольшом количества, но в достаточном чтобы поддерживать тление.
В это время происходит выделение пиролизных газов.
Газы попадают во вторичную камеру сгорания где соединяются с кислородом, который искусственно нагнетается.
Происходит процесс сгорания смеси с выделением тепла. Часть энергии уходит на теплообменник для прогрева теплоносителя, часть уходит в первичную камеру для поддержания процесса пиролиза.
Отработанные продукты горения выходят через дымоход, проходя при этом через дополнительный теплообменник и отдавая оставшееся тепло.

Весь процесс сгорания происходит под контролем системы терморегулирования. Ее можно настроить на определенную температуру в помещении.

Какие виды газогенерирующих котлов существуют

Схема котла с нижней камерой сгорания газов

Как вы уже поняли, такие котлы содержат две камеры сгорания: первичную топку загрузки (где горят дрова) и камеру сгорания (где непосредственно горит газ). Но, по своему расположение, топки могут быть двух видов:

с нижней камерой сгорания,
с верхней камерой сгорания.

Особенности котлов с нижней камерой сгорания

В этом случаи пиролизный газ с первичной топки подается путем искусственного нагнетания с помощью турбины. Это делает работу установки зависимой от электричества.

Особенности котлов с верхней камерой сгорания

Камера сгорания газов сверху

В этом случаи дрова горят в нижней камере, а выработанный газ поднимается в верхнюю, где и происходит его сгорание.

Немного теории из эффективности этого оборудования

Как заявляют многие производители расход топлива на 100 м² помещения при его высоте до 3 м составляет не более 10 кг в сутки. В качества дров рекомендуют использовать березу или клен. Хвойные породы менее эффективны так как в выделяемых газах остается смола.

В заключение

Если вы решили установить и пользоваться котлом на твердом топлива, такой вариант как пиролизный будет наиболее рациональным. Не смотря на свою высокую стоимость он окупится довольно быстро за счет своего высокого коэффициента полезного действия. Кроме этого будет экономить ваше время в процессе эксплуатации и обслуживания.

чертеж конструкции, принцип работы, действие устройства, схема

Пиролиз — способ разложения органических и неорганических соединений с применением термического воздействия. Проще говоря, молекулы распадаются при нагреве на более простые части.

Пиролизный котёл представляет собой устройство из рода твердотопливных котлов (чаще всего для нагревания воды) при помощи нагрева до 200–800 °C.

Особенностью является раздельное сгорание непосредственно топлива и дожигание в отдельной камере котла сопутствующих газов, продуктов сгорания.

Facebook

Twitter

Google+

Vkontakte

Odnoklassniki

Принцип работы: действие пиролизного котла

Общий принцип работы котла состоит в высокотемпературном нагревании органического топлива с недостатком воздуха, в результате чего образуются горючие газы.

Они поступают во вторичную камеру сгорания и там, смешиваясь с кислородом, газ окисляется с выделением дополнительной порции тепла.

Классификация

Котлы имеют отличия по расположению камер для дожигания газов:

с верхним расположением;
с нижним расположением.

Котлы с верхней камерой более громоздкие, требуется больше материала для сборки дымоотвода. Зато чистить их придётся намного реже, ведь частицы от сгоревшего топлива не попадают в камеру для дожигания газов.

В котлах с нижним расположением секции топливо располагается в верхней части, а газы выводятся в нижнюю, и там догорают. Это удобно, но придётся часто удалять мелкие дровяные частицы из камеры утилизации газов.

По энергозависимости котлы бывают:

без применения электричества: котлы с естественной тягой;
с принудительной тягой.

Энергонезависимые котлы подразумевают включение в конструкцию высокого дымохода (не менее 5–6 метров) для у

пошаговая инструкция создания самодельного устройства с верхней загрузкой с чертежами

За красивым пламенем горящих дров прячется сложный химический процесс.

На самом деле, горят не твёрдые дрова, а газы, которые выделяются из них при высокой температуре. Этот процесс получил название пиролиза.

Facebook

Twitter

Google+

Vkontakte

Odnoklassniki

Из чего состоит пиролизный котёл

Принцип разложения топлива и дожиг получившихся газов используется в пиролизных котлах. Сгорание происходит при высокой температуре и полностью.

Конструкция таких котлов сложнее обычных колосниковых, они дороже, но гораздо эффективнее.

Пиролизный котёл состоит:

Из первичной камеры. Она напоминает топку обычного котла, в которую загружается топливо. В зависимости от конструкции горение может происходить как внизу топливной камеры, так и сверху вниз.
Вторичной камеры. В ней происходит смешивание пиролизных газов с вторичным нагретым воздухом и жаркое горение получившейся смеси. Благодаря высокой температуре происходит полное окисление углерода до углекислого газа.
Системы поступления, разделения и подогрева воздуха. Бывают котлы на естественной тяге или с принудительной подачей воздуха.
Системы теплообмена и дымоудаления.
Автоматики управления.

Как работает газогенераторное оборудование с верхней загрузкой?

Дрова в пиролизном котле с верхней загрузкой сгорают так:

Загруженная топка поджигается, пламя на естественной тяге нагревает топку до температуры в первичной камере 60 °C.
Закрывается дверца, включается подача первичного воздуха. За несколько минут температура в очаге горения достигает 600 °C — оптимальный режим для разложения газов. Дрова тлеют при н

Пиролизный котёл своими руками

Сэкономить на отоплении можно с помощью установки пиролизного котла. В данной статье мы расскажем как сделать пиролизный котел своими руками.

Технически наиболее совершенными считаются котлы, в которых происходит полное сжигание топлива с максимально возможным поглощением выделяемой теплоты. Поскольку схемы такого рода доступны широкому кругу людей — попробуем разобраться с самостоятельным изготовлением пиролизного котла для больших порций горючего.

За счёт чего возможна длительная работа

На открытом воздухе даже отчасти сырые дрова сгорают очень быстро — буквально за 1–1,5 часа. Причиной всему свободный доступ кислорода — в закрытой топке котла он отсутствует, с помощью заслонки поддува дозируется порция поступающего кислорода, и горение происходит менее интенсивно.

Одной из главных проблем такого способа сжигания органического горючего оказалась его способность «гореть» даже без доступа кислорода. При высоких температурах происходит пиролиз — термическое разложение твёрдого топлива на летучие газообразные соединения. Кислород для этого процесса не нужен, достаточно разогреть закладку до 400–500 °С. При этом происходят колоссальные потери теплотворности — наиболее энергетически ценная составляющая угля или дров попросту выносится остаточной тягой в дымоход, не успевая прогорать полностью.

Пиролизный котёл на дровах: 1 — поддувало; 2 — камера загрузки топлива и газификации; 3 — теплобменник; 4 — камера сгорания; 5 — камера дожигания; 6 — дымоход

В конструкции каждого современного котла на твёрдом топливе должна быть предусмотрена дополнительная подача воздуха для догорания выделившихся газов. При этом интенсивность и скорость сгорания закладки регулируется не объёмом поступающего кислорода, а температурой нагрева топлива. Действительно, если разогреть всю закладку сразу, то горючие газы выделятся очень быстро и о продолжительной работе котла придётся забыть. Однако если нагревать твёрдое топливо отдельными порциями, возможно постепенное его разложение в генераторной камере и эффективное полное сгорание во втором отделении топки. При этом поток газов инвертируется, они движутся сверху вниз под действием тяги, созданной эжекцией.

Конструкция пиролизного котла длительного горения: 1 — пиролиз твёрдого топлива; 2 — камера сгорания; 3 — нижняя дверца; 4 — подача вторичного воздуха; 5 — подача первичного воздуха; 6 — верхняя загрузочная дверца; 7 — камера газификации; 8 — дымосос

Материал изготовления

Пиролизные котлы характеризуются повышенной температурой рабочей зоны. В камере газификации горения не происходит, однако обратный поток тепла способен разогревать стенки до 500–600 °С. Наибольшему температурному воздействию подвергается низ газогенераторного отсека — именно эта часть контактирует с воспламеняющимися газами и испытывает серьёзную термическую нагрузку. Рекомендуется низ камеры закладки выполнять в виде чугунного колосника или специального огнеупорного изделия с тонкой прорезью либо рядом небольших отверстий.

Основная трудность в самостоятельном изготовлении котловой техники заключается в выборе подходящей марки стали, которая поддаётся обработке в домашних условиях без специального оборудования. Наиболее пригодными в этом плане считаются стали аустенитного и аустенито-ферритного класса с умеренным содержанием хрома и никеля. Примерами марок таких сталей можно назвать 12Х18Н9Т, 08Х22Н6Т или AISI 304.

Технология сварки таких металлов признаётся умеренно сложной, но воспроизводимой в кустарных условиях с применением дуговой сварки покрытыми электродами без защитной среды. Основным фактором, ухудшающим качество сварной конструкции, считается образование горячих и холодных трещин, обусловленное высокой разницей температур на относительно малом линейном участке металлического изделия.

Для устранения негативных факторов термического воздействия используют следующие технологические приёмы:

Нарезка деталей с плавной подачей режущего инструмента, чем исключается перегрев кромок.
Ограничение плотности сварочного тока на 20–25% по сравнению с конструкционной сталью, сварка в мягких режимах.
Ограничение температуры сварочной ванны, выполнение многопроходного шва с высокой скоростью без боковых колебаний.

Правильная разделка соединяемых кромок согласно ГОСТ 5264 и их зачистка металлической щёткой.
Подкладка под изнанку шва металлического теплоотвода, поковка шва в процессе остывания.

И, конечно же, следует сделать правильный выбор содержания легирующих добавок в стержне электрода, чтобы обеспечить содержание феррита в структуре шва порядка 5–8%. К использованию рекомендованы электроды марок ЦТ-15 и ЦТ-16, а также специальные электроды 6816 MoLC или ROST 1913.

После сваривания конструкций рекомендуется их первичный отжиг при температуре не менее 700 °С в течение 2,5–3 часов. Достаточно загрузить внутренность сваренного корпуса каменным углём и разжечь горючее, обеспечив слабый принудительный поддув. Перед проведением отжига желательно протравить сварочные швы специальной пастой, соответствующей используемой марке стали.

Определение размеров и мощности

Прежде чем приступить к изготовлению пиролизного котла, следует провести расчёт размеров камер топки и дополнительных отсеков. В качестве исходных данных принимается требуемая теплотворная мощность, определяемая с учётом КПД самодельного котла порядка 75–80%. В домашних условиях можно изготовить твердотопливные котлы мощностью до 20–25 кВт, более производительные агрегаты требуют использования жаропрочных сталей значительной толщины, которые плохо поддаются свариванию в домашних условиях.

Мощность котла и продолжительность его работы определяются объёмом камеры газификации. Без учёта КПД теплотворность большинства распространённых пород древесины составляет около 4–5 тыс. ккал/кг, что примерно соответствует 4–4,5 кВт·ч тепловой мощности. Эти значения применимы только для древесины с влажностью не более 25%. Суть расчёта проста — определить требуемую мгновенную мощность и умножить её на количество часов работы. Стоит помнить, что пиролизные котлы даже совершенных конструкций имеют предельную продолжительность работы не более суток, а самостоятельно произведённые агрегаты следует рассчитывать максимум на 12–15 часов непрерывного горения.

Объём камеры закладки определяется из расчёта 2 литра на каждый килограмм дров. К полученному значению нужно добавить около 30%, ведь в пиролизном котле используют неколотые чурки, которые невозможно уложить вплотную. Размер камеры сгорания газов должен составлять не менее 30–40% от объёма камеры газификации. Наиболее выгодной считается структура котла, в которой две камеры расположены одна над другой, имеют одинаковую форму, но отличаются по высоте.

Сборка двухкамерной топки

Материалом для изготовления стенки камер лучше выбрать горячекатаный лист толщиной не менее 8 мм, в идеале — 10–12 мм. Чем толще металл, тем сложнее процесс сваривания, однако конструкцию из слишком тонкой стали гарантированно поведёт и выкрутит в непредсказуемых направлениях. Именно поэтому среди деталей, из которых собирается котёл, не должно быть мелких элементов с соотношением сторон более 2:1.

Основа двухкамерной топки — наружные боковые стенки. Они общие для обеих камер, соединяются посредством передней стенки, в которой проделаны два прямоугольных отверстия для дверец. Нижнее отверстие предназначено для обслуживания камеры сгорания, его высота должна быть порядка 120–150 мм, ширина — не менее 300 мм, располагается отверстие с отступом в 150 мм от нижнего края. Верхнее отверстие предназначено для загрузки камеры газификации, чем оно будет больше — тем лучше, располагаться отверстие должно не ближе 100 мм к верху камеры. Снизу и сзади топка замыкается цельными листами, которые вырезают по внешним габаритам топочной камеры, но не приваривают до окончания сборки внутренних деталей. Сверху котёл накрывается листом номинального сечения.

Пример размеров пиролизного котла

Разделять камеры газификации и сгорания будет цельная плита, ширина которой соответствует внутреннему расстоянию между стенками, а длина — на 400 мм меньше. В задней части плиты вертикально приваривается цельная перегородка, которая отделяет камеру загрузки по всей высоте, по центру вдоль горизонтальной части вырезается отверстие шириной 50 и длиной в 400–600 мм. Собранную Г-образную перегородку не приваривают до завершения сборки теплообменника.

Теплообменник для пиролизного котла

Наилучшей конфигурацией теплообменника самодельного пиролизного котла будет водяная рубашка нижней камеры и дымоходного канала. Это не самый эффективный тип, однако производство собственного сотового теплообменника вызовет неизбежные трудности либо с поиском труб соответствующей марки стали, либо со свариванием разнородных деталей.

Сборку деталей теплообменника проводят на том этапе, когда у котла сварены дно, передняя панель и две боковые стенки. Доступ для сварочных работ обеспечивается с задней стороны котла. Первым делом устанавливается верхняя перегородка рубашки. Это прямоугольная плита по внутренней ширине топки и на 200 мм меньше глубины камеры сгорания. По бокам плиты нужно удалить два прямоугольных фрагмента шириной по 100 мм таким образом, чтобы в передней части плиты осталось два выступа длиной по 200 мм. Полученная деталь приваривается к стенкам и передней панели заподлицо с нижним краем проёма дверцы камеры сгорания. При этом вырезы в перегородке образуют каналы для циркуляции между нижней зоной и боковыми стенками теплообменника.

Внутренние стенки рубашки выполняются по краю проточных каналов, имеют высоту камеры сгорания и примыкают вплотную к передней панели. Сверху их накрывают двумя полосами шириной по 100 мм.

По длине теплообменник не достаёт до задней стенки котла порядка 200 мм и примерно на такое же расстояние боковые каналы выступают за Г-образную перегородку между камерами. Когда она будет установлена, останется только сформировать двойные стенки дымоходного канала, вырезать его выходное отверстие, закрепить заднюю стенку котла и врезать резьбовые штуцеры для подключения к отопительному трубопроводу. Врезка обратки выполняется в одном из передних нижних углов рубашки, подачу врезают в любой наивысшей точке рубашки дымохода.

Обратите внимание, что камера сгорания ограничена со всех сторон водяной рубашкой, кроме перегородки с камерой газификации. Это необходимо для передачи тепла, обеспечивающего термическое разложение топлива. При этом прогреваться будет не вся закладка сразу, а только её слои, примыкающие к разогретым стенкам.

Дополнительное оборудование

К сожалению, пиролизные котлы не являются энергонезависимыми. Из-за реверсного потока газов требуется принудительный наддув. Для моделей мощностью до 15 кВт он реализуется дутьевым вентилятором, который монтируется на нижней дверце. При этом пополнение загрузки в процессе горения невозможно.

Более мощные котлы комплектуются вентилятором-дымососом, который устанавливается на верхней стенке корпуса на выходе дымоходного канала. При этом исключается появление обратной тяги и дверцу камеры газификации можно без последствий открывать даже в процессе горения.

Особое внимание нужно уделить температуре теплоносителя внутри рубашки. После выхода котла на режим она не должна быть меньше 60 °С для исключения образования конденсата. Эта задача решается путём установки узла автоматической рециркуляции, подмешивающей воду из подачи в обратку. Также требуется установка группы безопасности для закрытых отопительных систем и основного циркуляционного насоса. опубликовано econet.ru

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! © econet

Самодельный пиролизный котел своими руками: конструкция и расчет

Поскольку котлы, работающие на твердом топливе, стали пользоваться повышенным спросом, их стоимость начала возрастать. Это касается как классических простых агрегатов, так и пиролизных и пеллетных установок. Один из вариантов уменьшения стоимости – заказывать у мастеров либо самостоятельно изготовить пиролизный котел своими руками.

Чертеж пиролизного котла

Исходные данные для вычислений

Существенное понижение цены самодельного агрегата достигается за счет правильного подбора и закупки материалов и комплектующих. Это можно осуществить как с помощью опытного мастера, так и самостоятельно, имея в своем распоряжении чертеж пиролизного котла. По нему определяется количество и номенклатура материалов с таким расчетом, чтобы не покупать их с большим запасом. Дополнительно сэкономить средства позволяет и самостоятельное выполнение работ, единственное условие – умение производить заготовительные и сварочные работы на высоком уровне. Водяная рубашка установки представляет собой сосуд, работающий под давлением, поэтому качество сварных швов должно быть высоким.

Перед тем как сделать пиролизный котел, нужно выяснить, какими должны быть его параметры. Главный из них – тепловая мощность, необходимая для отопления дома. Ее можно высчитать по общей площади всех этажей здания по принципу: на каждые 10 м² потребно 1 кВт тепловой энергии. Полученное значение умножается на коэффициент запаса, согласно нормативной документации он составляет 1.2. В реальной жизни лучше принимать коэффициент не менее 1.5, поскольку дрова разных пород имеет различную теплоту сгорания.

Пиролизные установки работают по одному принципу: газы, выделяющиеся из древесины при горении в топке, дожигаются во вторичной камере. А вот компоновка камер и расположение прочих элементов конструкции может быть разным, примеры конструктивных схем можно увидеть на рисунке.

Схема пиролизного котла

Конструктивные особенности

Чаще всего конструкция пиролизного котла, сделанного своими руками, предполагает устройство верхней топки, под которой находится вторичная камера. Такая компоновка наиболее проста в изготовлении и хорошо зарекомендовала себя на практике. Топка и камера сжигания газов облицованы изнутри огнеупорным кирпичом. Воздух подается принудительно вентилятором – нагнетателем через специальные отверстия, между камерами выполнен щелевидный проем, называемый рабочей форсункой. Габаритные размеры проема определяются мощностью установки.

Пиролизный газогенератор

Факел пламени из форсунки нагревает днище камеры, под которым находится водяная рубашка. Нагретая вода поднимается и омывает дымогарные трубы теплообменника, по которым уходят продукты сгорания. Таким образом, схема пиролизного котла данной конструкции предусматривает двойной подогрев теплоносителя.

Для розжига дров в задней стенке топки устанавливается клапан прямой тяги, открываемый вручную с помощью рукоятки, вынесенной наружу корпуса. После того как топливо разгорелось, заслонку клапана закрывают, включают нагнетатель, и установка переходит в рабочий режим. Чтобы вся система работала устойчиво и эффективно, вначале потребуется сделать расчет пиролизного котла. Исходить надо из потребной тепловой мощности агрегата.

Читайте также полезную статью про принцип работы пиролизного котла.

Выполнение вычислений

Первым делом нужно подобрать размеры проема форсунки. Самый простой способ – приобрести готовое изделие, рассчитанное под определенную мощность, такие имеются в продаже для установок разных производителей, например, ATMOS. Другой путь несколько труднее, зато гораздо дешевле: изготовить проем необходимого сечения в шамотном кирпиче, который будет уложен на днище топки. Габаритные размеры щелевидного проема для разных значений мощности представлены в таблице 1.

Таблица 1

Потребная мощность, кВт	25	32	50	80	100
Длина проема, мм	120	140	150	200	200
Ширина проема, мм	30	30	30	30	40

Самодельный пиролизный котел длительного горения можно изготавливать с произвольными размерами топки, которые рассчитываются по такой схеме:

Теплота сгорания древесины – 2,8 кВт/кг, плотность – 400 кг/м³. Чтобы обеспечить мощность 10 кВт, нужно за 1 час сжигать 10 / 2,8 = 3,6 кг дров.
Учитывая, что между поленьями в топке остается пустое пространство, нужно принять коэффициент заполнения 0,5. Тогда полезный объем камеры на 1 час работы составит: 3,6 / 400 / 0,5 = 0,018 м³.
Приняв длину полена равной 0,6 м, а высоту первичной камеры – 0,5 м, высчитывается ее полезная ширина на 1 час работы: 0,018 / 0,6 / 0,5 = 0,06 м.
Чтобы загружать топливо 1 раз в 10 часов, полезный объем должен быть: 0,018 х 10 = 0,18 м³. Тогда при прежних значениях глубины и высоты полезная ширина будет: 0,18 / 0,6 / 0,5 = 0,6 м. Окончательные габариты – 0,6 м х 0,6 м х 0,5 м.

Самодельный пиролизный котел

Следующий шаг – подбор вентилятора – нагнетателя, который устанавливается на самодельные пиролизные котлы и обеспечивает подачу воздуха в обе камеры. Устройства подбираются по производительности, которая зависит от мощности установки, эти данные можно взять по Таблице 2.

Таблица 2

Мощность установки, кВт	25	32	50	80	90	100
Производительность нагнетателя, м³/ч	98,5	195,9	242,2	253,2	284,8	316,5
Полезный объем топки, м³	0,22	0,24	0,35	0,42	0,47	0,52

Дымовые газы, покидающие вторичную камеру, имеют достаточно высокую температуру. Чтобы не выбрасывать это тепло на улицу впустую, применяется жаротрубная схема изготовления пиролизного котла. В соответствии с ней, дымовые газы, проходя через дымогарные трубы теплообменника, охлаждаются до температуры 150–200 ⁰С, отдавая свою теплоту водяной рубашке. Чтобы рассчитать полезную площадь теплового обмена, нужно определить такие исходные данные:

температуру теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах t₁ и t₂;
температуру дымовых газов на входе в теплообменник и на выходе из него Т₁ и Т₂.

Далее, определяется разность температур ∆t= t₁ — t₂ и ∆Т = Т₁ — Т₂. После этого можно посчитать величину температурного напора τ, ⁰С:

τ = (∆Т — ∆t) / ln (∆Т / ∆t)

Площадь поверхности теплообмена S(м²) находят по формуле:

S = Q / k / τ

В этой формуле:

Q– потребная мощность котельной установки;
k – коэффициент передачи теплового потока, принимается 30 Вт/м² ⁰С.

Проверить результат можно по Таблице 3, в которой представлены укрупненные значения площади поверхности теплообмена в зависимости от мощности агрегата.

Таблица 3

Мощность котла, кВт	25	32	50	80	100
S_min, м²	4,5	6,3	8,5	14,5	16,5
S_max, м²	5,2	7,8	10,2	15,2	16,7

Изготавливая пиролизные котлы длительного горения своими руками, мастера зачастую устанавливают патрубок дымохода «на глазок», в то время как от правильной работы дымоходной трубы зависит КПД самого агрегата. Поэтому площадь сечения трубы, а потом и ее диаметр лучше определить по формуле:

F = L / 3600ϑ

В этой формуле:

ϑ – скорость дымовых газов, принимается равной 0,5 м/с;
L – расход газов, соответствует производительности вентилятора, м³/ч;
F – площадь сечения трубы дымохода, м².

Через формулу площади круга находят значение диаметра трубы.

Пиролизные котлы своими руками — принцип работы, инструкция и чертежи

Новые технологии, которые используются в обогреве частных домов, можно легко использовать в самодельных котлах.

Эффект пиролизного тления древесины позволяет увеличить время горения дров до 8 часов, а интенсивность сгорания топлива можно регулировать с помощью задвижек.

Самостоятельно изготовить пиролизный котёл не так и просто, необходимо уметь обращаться со сварочным аппаратом, дрелью, болгаркой. Но если опыт уже имеется, то собрать такое устройство самостоятельно не составит большого труда.

Принцип работы

Прежде чем приступать к изготовлению пиролизного котла необходимо разобраться в тех процессах, которые происходят внутри этого устройства.

Под воздействием высоких температур происходит разложение древесины с образованием пиролизного газа и древесного угля. Этим процессом можно управлять, не давая древесине сгорать слишком быстро. Такой эффект достигается ограничением подачи воздуха в камеру сгорания. Топливо, которое при достаточном количестве кислорода сгорело бы за 30 минут, будет тлеть в течение нескольких часов, равномерно отдавая тепло.

Мощность прибора зависит от размера его топочной камеры. Некоторые модели пиролизных котлов оснащаются водяной рубашкой, что позволяет обогревать помещения, которые удалены от комнаты, где установлен пиролизный котёл.

В качестве топлива для пиролизного котла могут быть использованы различные вещества и материалы. Высоким КПД обладает резина, но это вещество при сгорании образует большое количество сажи, поэтому производить профилактическую чистку дымохода здесь требуется намного чаще.

Пиролизные котлы могут эксплуатироваться на гранулированном топливе. Такие приборы могут автономно работать без остановки процесса горения до нескольких суток подряд.

Схема устройства пиролизного котла

Этап подготовки

На подготовительном этапе важно правильно рассчитать необходимую мощность прибора, а также выбрать модель, которая будет использоваться для отопления дома.

По правилам эксплуатации данных приборов для установки пиролизного котла следует оборудовать отдельную комнату с высокими потолками, со свободным доступом воздуха, но находиться в такой комнате продолжительное время, а тем более оставаться на ночлег, не рекомендуется.

Для изготовления пиролизного котла своими руками понадобятся следующие инструменты и материалы:

Сварочный аппарат. Лучше всего использовать устройство инверторного типа.
Болгарка.
Электродрель.
Молоток.
Отвёртки и гаечные ключи
Газовый баллон от грузового автомобиля объёмом 175 литров.
Сталь листовая высокоуглеродистая толщиной 5 мм.
Труба стальная диаметром 28 мм.
Труба стальная диаметром 112 мм.
Маркер.
Уголок металлический 50 * 50 мм.
Металлическая дверца для зольника.

Кроме этого необходимо подготовить расходные материалы: электроды для сварки, наждачные круги и свёрла.

Самодельный пиролизный котёл

Изготовление котла

Пиролизный котёл изготавливается в такой последовательности:

Если для изготовления прибора будет использоваться газовый баллон, бывший в употреблении, то необходимо стравить остатки газа, открутить болты, которые удерживают горловину баллона, и слить газолин. После этого газовый баллон необходимо заполнить водой и выдержать несколько дней.
Затем болгаркой баллон распиливается поперёк немного выше сварочного шва. Таким образом, получится идеально ровный металлический цилиндр длиной более 130 см. Внутри этого цилиндра будет происходить пиролизное горение древесины, но тепло выделяемое во время этого процесса должно быть передано теплоносителю. Теплоноситель будет находиться в рубашке, которая будет “одета” на цилиндрическую камеру сгорания.
Для изготовления рубашки необходимо вырезать из листовой стали 6 пластин: 2 прямоугольные пластины размером 60 * 60 см, и 4 пластины 120 * 60 см. В пластинах размером 60 * 60 см следует вырезать круглые отверстия ровно посередине квадрата. Диаметр этих отверстий должен равняться внешнему диаметру цилиндра, изготовленного из газового баллона.
Чтобы отверстия идеально подходили для размещения в них пропанового баллона, следует установить на пластину обрезанную крайнюю часть баллона ровно посередине и обвести её маркером. Затем, уже по намеченному рисунку, вырезать отверстие с помощью газового резака.
Когда изготовление отверстий в нижней и верхней грани будет закончено, из всех приготовленных ранее пластин сваривается ёмкость высотой 120 см и шириной 60 см. Грани с прорезями будут располагаться соответственно в верхней и нижней части резервуара.
Когда рубашка для баллона будет готова, его помещают внутрь прямоугольного резервуара таким образом, чтобы был отступ от плоскости рубашки сверху около 5 см.
Затем цилиндр тщательно приваривается к плоскости рубашки. К водяной рубашке привариваются два патрубка.
Один в нижней части резервуара, он будет использоваться для входа охлаждённого теплоносителя, другой в верхней части рубашки, через него будет осуществляться забор нагретой жидкости. Оба патрубка имеют диаметр трубы 28 мм.
Когда водяная рубашка будет полностью изготовлена, из металлического “блина”, который образовался при вырезании отверстий для баллона, изготавливается разграничительная пластина. Эта пластина позволит оградить горящий пиролизный газ от топлива, расположенного внутри топочной цилиндрической камеры. С одной стороны к “блину” приваривается уголок 50*50 мм.
Уголок необходимо установить крест накрест. Таким образом, будет поддерживаться постоянный зазор между заградительной перегородкой и тлеющим топливом.
Из верхней части баллона, которая была отпилена, изготавливается крышка, для загрузки топлива внутрь пиролизного котла, а также для отвода продуктов горения древесины в специально смонтированный для такой печи дымоход.
Для того чтобы крышка закрывала топочный цилиндр сверху достаточно плотно необходимо к отпиленной крышке по окружности приварить полосу металла толщиной 1 мм и шириной 50 мм. В верхней части крышки делается отверстие с помощью резака и приваривается отрезок трубы диаметром 112 мм и длиной 0,5 метров.
В нижней части баллона делается отверстие под размер дверцы зольника, которая затем приваривается электросваркой. Дверца должна иметь в своей конструкции надёжное запорное устройство, исключающее самопроизвольное открытие во время работы отопительного прибора.
Для регулировки интенсивности горения топлива рядом с дверцей зольника приваривается патрубок диаметром 28 мм, на котором нарезается резьба и устанавливается водопроводный кран с червячным запорным механизмом. Таким образом, можно будет полностью перекрыть поступление воздуха в камеру сгорания, что приведёт к уменьшению интенсивности горения дров, и этот процесс будет продолжаться не менее 8 часов.

Установка котла

Отопительный котёл во время эксплуатации должен располагаться в вертикальном положении, поэтому к боковым углам водяной рубашки привариваются “ножки” из металлического уголка.
Высота нижней плоскости рубашки должна быть приподнята над уровнем пола не расстояние 0,5 метра. После того как к котлу приделали “ножки” его необходимо правильно установить в отдельном помещении.
Котёл устанавливается на ровный бетонный пол. Отопительный прибор должен быть удалён от горючих предметов на расстояние не менее 0,5 метра. Плоскость водяной рубашки не должна соприкасаться со стеной, иначе в зимнее время эффективность нагрева будет значительно снижена.
Для удаления дыма в крыше и потолке котельной делается отверстие, в которое устанавливают жестяную трубу, которую подбирают таким образом, чтобы её внутренний диаметр был больше внешнего диаметра дымохода пиролизного котла на 5 – 10 мм. Данная труба должна быть длиной 2 метра.
Далее дымоход состоит из жестяного отрезка трубы с внутренним диаметром, позволяющим нижней трубе свободно, но плотно входить в неё.
Таким образом, жестяная труба является соединительным звеном между патрубком дымохода котла и трубой, которая установлена в крыше здания.
Весь процесс загрузки дров в камеру сгорания и розжиг котла осуществляется в такой последовательности:
- Жестяная труба отодвигается вверх и фиксируется в таком положении с помощью выдвигающегося мощного неодимового магнита.
- Крышка котла снимается, и топочная камера заполняется дровами или другими горючими материалами.
- Сверху камеры следует оставить небольшое пространство для установки разделительной перегородки.
- Затем топливо поджигается, на огонь кладётся разграничитель и устанавливается крышка.
- На дымоход крышки котла надвигается жестяная труба, при этом патрубок должен полностью войти в жестяную трубу.
Топливо будет гореть не менее 8 часов только в том случае, если будет плотно закрыта дверца зольника, а воздушный кран будет слегка приоткрыт. Можно значительно увеличить интенсивность горения, в начале каждого цикла необходимо дать возможность топливу хорошо разгореться, поэтому воздушный кран остаётся открытым в течение 10 – 15 минут. Затем воздушный кран полностью закрывается и отвинчивается на 2/3 оборота.
После завершения полного цикла горения процесс загрузки повторяется снова. Если в нижней части котла образовалось большое количество золы, то её необходимо удалить через нижнюю дверку, которая затем снова плотно закрывается.
В процессе пиролизного горения древесины пластина, которая отделяет тлеющее топливо от пламени, будет опускаться вниз котла и к концу цикла окажется в самом низу. Чтобы извлечь этот “блин” из котла необходимо изготовить приспособление, которое состоит из отрезка металлопластиковой трубы диаметром 40 мм и длиной 1,5 метра.
Внутри трубы у одного из краёв находится неодимовый магнит цилиндрической формы, подобранный таким образом, чтобы он входил с натягом в трубу. Для более надёжной фиксации магнита можно использовать супер-клей. Такой самодельный инструмент позволит поднять со дна котла разграничительную пластину.

Блиц-советы

Дымоход, который используется для удаления продуктов горения, должен быть изготовлен из жести, а верхняя часть, которая будет контактировать в зимнее время с холодным воздухом из двухслойной жести с теплоизолятором между двумя слоями.
Дымоход должен располагаться вертикально с минимальными зазорами в местах сочленения патрубков.
Данная модель пиролизного котла предназначена для использования в системе отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя, поэтому в систему необходимо установить насос достаточной мощности.

Статья была полезна?

0,00 (оценок: 0)

Собираем пиролизный котел собственными руками: инструкция и технология работы

Еще есть регионы, в которых отсутствует централизованное отопление. Единственным источником тепла в них являются котлы, работающие на твердом или жидком топливе. Тем, кому доводилось ознакомиться с работой таких котлов на практике, знают, сколько недостатков имеют подобные устройства.

Относительно недавно появились котлы, которые работают на древесине, но основной тепловой эффект получается за счет сгорания пиролизных газов. К сожалению, рыночные варианты пиролизных котлов имеют высокую цену. Но ничто не мешает мастерам собрать простой пиролизный котел своими руками, собрав экономичный и высокоэффективный отопительный прибор.

Принцип устройства пиролизных котлов

Пиролизный процесс сгорания носит название сухой перегонки. В результате взаимодействия высоких температур и недостатка кислорода древесина, находящаяся в котле, разлагается до кокса, выделяя при этом пиролизный газ. При смешении данного газа с большим объемом кислорода под воздействием катализатора (высокой температуры) происходит экзотермическая реакция, приводящая к возгоранию газа.

Пиролизный газ также вступает в реакцию с углеродом, в результате чего дым, выходящий после отработки топлива, не содержит вредных соединений. Продукты распада древесины (кокс) также в процессе горения выделяют тепло, поддерживая реакцию. Отсюда следует вывод, что КПД пиролизного котла приближается к 100% эффективности.

Преимущества и недостатки пиролизных котлов

В первую очередь, рассмотрим преимущества данного вида оборудования:

Котел в течение длительного времени способен поддерживать высокую температуру
Небольшие затраты на энергоносители. При одинаковом количестве древесины, используемой для отопления, пиролизный котел работает на 6-9 часов дольше, чем дровяной котел
В продуктах распада содержится минимальное количество вредных веществ
В качестве топлива можно использовать древесные плиты и некоторые виды полимерных материалов

К недостаткам можно отнести следующие нюансы:

Высокая стоимость оборудования на отечественных рынках
Используемое топливо должно быть качественно просушено перед загрузкой. В обратном случае эффективность пиролизного котла заметно падает
Зависимость от электросети. Для поддержания процесса горения необходимо усиливать воздушный потом с помощью вентилятора, который подключается к сети

Самым популярным способом отопления является отопление частного дома газом. Природный газ – самое экономичное топливо для частного дома. Правда, придётся потратиться на специалистов для установки такого отопления, так как монтаж отопления газом самостоятельно не имея опыта чреват не только поломками. Под угрозу ставятся здоровье и жизнь пользователей.

Для отопления газом можно использовать разные виды труб: стальные, медные, оцинкованные, полипропиленовые. О полипропилене для отопления читайте здесь.

Классическая модель пиролизных котлов

Конструктивная особенность данной модели отопительных устройств — это две камеры сгорания, которые необходимы для качественного и эффективного поддержания пиролитического процесса. Загрузочная камера предназначена для разложения энергоносителя и выделения пиролизного газа. После этого газы попадают во вторую камеру, где при смешении с кислородом образуют горючую смесь. Между камерами установлен колосник, на который укладывают брикеты.

Еще одна особенность пиролизного котла — наличие принудительной тяги. Повышенное аэродинамическое сопротивление обуславливает необходимость установки специального дымососа или вентилятора, который будет обеспечивать подачу кислорода.

Необходимые инструменты и материалы для сборки

Для того, чтобы самостоятельно собрать пиролизный котел, необходимо приобрести следующие инструменты:

Электросварка. Рекомендуется использовать модели, работающие от постоянного тока
Дрель
Большая шлифовальная машина для углов (с возможностью установки круга с диаметром 230 мм). Также желательно иметь круг с диаметром 125 мм, но можно обойтись и без такового

После приобретения всех необходимых инструментов нужно найти соответствующие материалы, из которых будет собираться пиролизный котел:

Качественное листовое железо. Металлический лист должен быть толщиной от 4 до 6.5 мм, а его общая площадь — не менее 7 кв. м. Для того, чтобы сэкономить на данном пункте, можно использовать 4-мм. листовую сталь только для сборки загрузочной камеры. Для второй камеры и внешних стенок можно использовать и более тонкие листы железа
57-мм труба длиной 6-8 м, толщина стенок — в пределах 2,5-3 мм
159-мм труба длиной 0.7 м, допустимая толщина стенок — не более 4.5 мм
Две профтрубы, одна 60х30, другая — 80х40. Длина труб — 1 м
Полоса стали шириной 20 мм, толщиной 4 мм и длиной 7 м
Полоса стали с параметрами: ширина — 35 мм, толщина — 4 мм, длина — 1.5 м
Полоса стали с шириной не меньше 85 мм, толщиной 5 мм и длиной 1 м
Электроды — 5 пачек
Отрезные круги — 10 штук, диаметр — 230 мм, шлифовальные круги — 5 штук, диаметр — 125 мм
Температурный датчик
Вентилятор

Это основные материалы, которые понадобятся мастеру для сборки пиролизного котла. В процессе работы может оказаться, что некоторых расходных материалов нет. Тем не менее, это не повлияет ни на цену сборки, ни на её качество.

Пиролизный котёл своими руками (чертеж)

Прежде чем начинать сборку такого сложного устройства, необходимо составить схему всех частей котла. Мы не рекомендуем разрабатывать самодельные котлы отопления с нуля (конечно, если мастер не является инженером-теплотехником). Намного проще взять уже готовую схему и собрать по ней, при необходимости внеся необходимые дополнения или доработки.

Схема пиролизного котла своими руками:

А — аппарат, контролирующий контур котла
В — дверца, через которую производится загрузка
С — зольник
D — отвод для дыма
E — муфта, предназначающаяся для датчика предохранителя
F — патрубок, который устанавливается для аварийной линии
G — магистраль подачи теплоносителя на контуре KV
H — подводка воды в теплообменник, R= 3/4 дюйма
K — подводка горячей воды в теплообменник
L — выходная магистраль контура KR
M — Расширительный бак

Предложенный вариант является не самым простым — это известная схема котла Беляева. При желании, можно найти в Интернете и куда более простые конструкции пиролизного котла своими руками, но мы предлагаем нашим читателям именно тот вариант, технологические особенности которого будут оптимальными. При изменении конструктивных особенностей нужно помнить, что размер внутренней камеры должен меняться незначительно.

Взять во внимание: при осуществлении пробного запуска пиролизного котла необходимо определить показатель КПД. Конечно, расчеты можно не проводить — достаточно посмотреть на состояние дыма. Если не чувствуется угарный газ — КПД пиролизного котла высокий.

Пиролизные котлы в качестве теплоносителя могут использовать не только воду, но и воздух. Теплоноситель перемещается по контурам точно так же, как и вода. Данная система эффективна в домах, которые владельцы посещают достаточно редко, например, в дачных домах из пеноблоков.

Если для дачного дома можно и пренебречь отоплением, то каркасные дома для зимнего проживания нуждаются в обязательной установке отопительных систем. Кстати говоря, каркасные дома имеют множество преимуществ. Они легки в возведении, имеют сравнительно небольшую стоимость строительства, высокие теплоизоляционные свойства. О каркасных домах для постоянного проживания читайте здесь.

Помимо отопления нужно заняться и вентиляцией дома. О монтаже вентиляции в доме читайте в этой статье. Если подойти к этому делу серьёзно, то вентиляционную систему можно сделать своими руками.

Условия противопожарной безопасности

Важна не только технологическая реализация, но и выполнение правил установки пиролизного котла с учетом всех требований безопасности. Должны соблюдаться такие условия:

Котел должен устанавливаться исключительно в нежилом помещении
Под котлом должно находиться кирпичное или бетонное основание
Расстояние до ближайших стен или предметов интерьера должно быть не менее 30 см
Помещение должно хорошо вентилироваться

Взять во внимание: дымоход котла после установки рекомендуется утеплять минеральной ватой для того, чтобы избежать образование конденсата и смол на внутренней поверхности трубы.

Помимо схемы, советуем ознакомиться читателям с видеоматериалами, посвященными самостоятельной сборке пиролизного котла.

Видео о пиролизных котлах своими руками

Изготовление пиролизного котла своими руками (15-25 кВт)

Сделать своими руками пиролизный котел (45кВт)

Твердотопливный пиролизный котел своими руками