Как сделать пиролизные котлы своими руками

Описание и принцип работы пиролизного котла

Пиролизный котел — это один из видов источников отопления жилого дома. В качестве топлива для него можно использовать:

  • Обычные дровf (различных пород древесины);
  • Прессованный брикет;
  • Отходы пиломатериалов;
  • Древесные опилки (прессованные и рассыпные).

Их использование довольно популярно во многих Российских регионах, ими все чаще заменяют обычный дровяные котлы.

Несмотря на схожесть с привычным твердотопливным котлом, принцип действия пиролизного немного отличается. Чем же они так популярны и хороши, а так же можно ли изготовить пиролизный котел своими руками, давайте попробуем разобраться.

Конструкция котла довольна проста, делится она на две камеры:

  1. Камера загрузки и горения дров, где происходит их пиролизация;
  2. Камера сжигание пиролизационных газов.

Обе камеры разделены колосником, на котором сверху располагаются дрова. Движение воздуха в камере происходит сверху вниз. Такой способ двухкомпонентного разложения дров является более эффективным, хотя встречаются пиролизные котлы с располагающейся камерой сжигания газов сверху.

Пиролизный котел длительного горения — принцип работы сжигания топлива

Работает такой котел по принципу пиролизного сжигания топлива. По другому процесс можно назвать сухой перегонкой. При температуре в камере парой достигающей 800°-900°С, испытывая недостаток кислорода, происходит термическое разложение дров на: уголь и пиролизный газ.

  1. Из первой камеры образовавшийся газ поступает в другую, где он воспламеняется смешавшись с кислородом доводя температуру к 1100°-1200°С.
  2. Сгораемые газы нагревают теплообменник, откуда горячая вода дальше поступает в отопительную систему, а продукты горения газа выходят через дымоход.

Таким образом можно сказать, что основная энергия для теплоносителя получается не при горении дров, а при сжигании их газов.

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

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.

Инструкция по изготовлению пиролизного котла

Наиболее оптимальным для сборки является пиролизный котел мощностью от 25кват. Он способен отапливать большие помещения площадью от 180 м2.

Для его изготовления необходимы следующие материалы:

  • металлические листы толщиной не менее 0,8 мм;
  • 15−20 штук шамотного (огнеупорного кирпича);
  • система датчиков температуры;
  • колосниковая решетка;
  • 3 трубы диаметром 5,7 см, 3,2 см и 16 см (для подвода холодной и горячей воды, а также для подающей магистрали контура котла);
  • 2 профтрубы (для патрубков аварийной линии и выхода);
  • дутьевой вентилятор;
  • датчик температуры;
  • чертеж и таблица размеров для сборки котла;
  • 2 дверцы для топки и зольника;
  • крепления из пережжённой проволоки для дверок;
  • шлифовальные круги -10 штук.

Необходимые инструменты:

  • аппарат для сварки электрический;
  • болгарка;
  • углошлифовальная машинка.

Процесс изготовления

  1. Из стальных листов необходимо вырезать 4 стенки для котла. В передней стенке сделать отверстия для топки и расположенного под ним зольника.
  2. Вырезать отверстия для дымососа и под трубников. Соединить все металлические стенки (кроме задней) при помощи сварочного аппарата, а стыки между сторонами будущего котла необходимо отшлифовать.
  3. Далее собирается теплообменник, как показано на рисунке. Трубы свариваются при помощи сварочного аппарата. Перед сваркой на сами трубы необходимо «одеть» шлифовальные круги для удаления стыков и швов между ними.
  4. Затем необходимо вмонтировать теплообменник в будущий котел как на рисунке. Прежде чем, закрывать устройство задней стенкой, необходимо проверить его на наличие течей компрессором. Если таковых нет, заднюю часть котла сваривают.
  5. Далее необходимо установить колосниковую решетку, которая будет отделять место газификации и сжигания топлива. Нижний отдел, где будет сжигаться топливо, оснащают воздуховодом и обкладывают шамотным (огнеупорным) кирпичом со всех сторон, в том числе и снизу.
  6. Затем необходимо прикрепить дверцы в соответствующие отделения для подачи топлива и для зольника. Они должны плотно прилегать к стенкам котла.
  7. В конце готовый котел устанавливают на кирпичную поверхность и присоединяют к трубе, утепленную негорючим утеплителем (например, фольгированной минватой). Без этого на стенках трубы будет оседать деготь, который значительно укоротит срок службы котла. К устройству подключают водяной контур и дымовой насос.
  8. Для того чтобы котел работал автоматически, так же как и производственный, необходимо установить систему контроля температуры. Он нужен для того, чтобы регулировать работу дымососа, а также подачу воздуха.
  9. Установка котла на этом не заканчивается. Необходимо проверить его КПД. Если, включив котел, вы не обнаружили запаха угарного газа от выходящего дыма, значит его КПД достаточно высок и оборудование является безопасным для использования.

Таким образом, если у вас есть первоначальные навыки работы с болгаркой и шлифовальным аппаратом, если вы разбирайтесь в элементарных чертежах, вы без труда соберете пиролизный котел самостоятельно. А это не только уют и тепло в своем доме, но и очень выгодная экономия финансовых средств.

Таблица размеров пиролизного котла

  • А-контроллер котлового контура
  • B -загрузочная дверца
  • С-дверца зольника
  • D -дымосос
  • E -муфта
  • F -патрубок аварийной линии
  • G — подающая магистраль котлового контура
  • H — подвод холодной воды
  • K — Подвод горячей воды
  • L -Обратная магистраль теплового контура
  • M -Патрубок опорожнения и расширительный бак

Таблица размеров (зависимость мощности будущего котла от размеров деталей).

Особенности конструкции и принцип работы котла

Особенности конструкции и принцип работы котла

Топочная камера такого агрегата делится на два отсека. Первый выполняет функции загрузочной камеры. В нем происходит пиролиз. Второй отсек представлен камерой сгорания, в которой догорают газообразные продукты, образующиеся по ходу пиролизации топлива. В отсек сгорания поступает вторичный воздух, благодаря чему удается достичь минимального забора тепла из загрузочного отдела и в целом повысить эффективность обогрева.

Рассмотренные выше камеры разделяются топливным колосником. Во время горения воздух движется через загруженное топливо сверху вниз. Такое верхнее дутье — одно из ключевых отличий рассматриваемого оборудования от других существующих отопительных агрегатов.

Схема работы

Топки котла конструируются так, что в них создается увеличенное аэродинамическое сопротивление. Непосредственно работа топок организована с использованием принудительной тяги. Для ее обеспечения применяется вентилятор либо водонасос.

Агрегат, как уже отмечалось, топится древесиной. Работа построена на принципах температурного разложения материала. Под воздействием ряда факторов топливо разлагается на газообразные продукты и древесный уголь. Эти процессы происходят в загрузочном отделе. Температура в камере поднимается до очень высоких значений, а кислород же, при этом, находится в дефиците. Подобные условия и лежат в основе рассматриваемой технологии.

Принцип работы пиролизного котла

Выделяющийся в процессе работы котла газ переходит во вторую камеру. Там он перемешивается с вторичным воздухом, а затем сгорает при достижении температуры порядка 1200 градусов. Газ отдает все тепло и выходит через дымоотводящую трубу уже остывшим, т.е. энергия расходуется максимально эффективно.

Основные элементы пиролизного котла

В процессе работы котла образуется очень мало золы, что делает уход за оборудованием более простым и удобным.

Современные пиролизные котлы спокойно работают на одной загрузке топлива около суток, иногда даже дольше. Они имеют увеличенную в размерах загрузочную камеру. В целом коэффициент полезного действия такого оборудования заметно превосходит КПД других котлов.

Некоторые отходы современное отопительное оборудование способно утилизировать самостоятельно, что положительным образом сказывается на его экологичности. Однако при всех своих преимуществах пиролизные котлы имеют и определенные недостатки. Прежде всего, это довольно большие размеры и необходимость подключения к электросети при наличии автоматики.

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.

Принцип работы твердотопливных котлов и их устройство

Твердое органическое топливо является самым древним источником энергии для человечества. Отказаться от него полностью, даже в современном мире, невозможно. Тем более, что кроме дров и каменного угля сегодня появилось множество других видов горючих твердых веществ:

  • брикеты из торфа – высушенный и спрессованный торф выделяет много тепла при сгорании;
  • брикеты из отходов деревообрабатывающего производства – сжатые опилки, стружка и кора деревьев;
  • березовый уголь – такой же, как для мангала;
  • переработанный мусор со свалок;
  • топливные отопительные гранулы – мелкое топливо, полученное прессованием опилок. Могут подаваться автоматически;
  • обычные сухие опилки.

Различные варианты сырья для использования в твердотопливных котлах

Ясно, что все это топливо получено путем переработки различных отходов, что решает проблему утилизации на предприятиях и идет в русле «зеленой» экономики.

Полезный совет!Самым доступным топливом, из перечисленных выше, являются древесные опилки. Если вы намереваетесь использовать их для отопления – следите, чтобы они были с влажностью менее 20%. Большие показатели этого параметра не позволят вырабатываться пиролизному газу, так как большая часть энергии нагрева будет идти на просушку топлива.

В результате деятельности человека образуется колоссальное количество отходов, которые могут быть преобразованы в высокоэнергетическое топливо, что и обусловило появление на рынке котлов отопления на твердом топливе длительного горения. В отличии от обычных печей, эти агрегаты работают не на сгорании самого топлива, а на его расщеплении в результате нагревания. В рабочей камере таких котлов сгорают газообразные продукты распада твердого топлива. Такая схема работы является в несколько раз более эффективной, чем обычное сжигание органического топлива. Пиролизный газ, отдает большое количество энергии.

Принцип работы твердотопливного котла длительного горения

Устройство такой газогенераторной установки не очень сложное. Можно даже соорудить своими руками котел твердотопливный длительного горения. Чертеж простейшего варианта выглядит следующим образом:

  • закрытый цилиндрический бак, который имеет люк для закладки топлива, поддувало и отверстие для установки дымохода;
  • внутри бака расположен распределитель воздуха, который создает завихрение пиролизного газа. Он крепится к подвижной телескопической трубе. Вся эта конструкция, похожая на поршень, давит на топливо сверху. Сгорание газа происходит над поршнем, а топливо тлеет под ним;
  • теплообменник встроен в верхней камере, где достигается максимальная температура.

Медленное тление твердого топлива происходит в нижней камере. Оно достигается регулировкой подачи воздуха в поддувало. Выделяемый газ интенсивно горит в верхней камере и нагревает теплоноситель.

Схема системы отопления частного дома с использованием твердотопливного котла

Полезный совет!Не стоит использовать простейшую конструкцию для изготовления котла, который будет обогревать жилой дом на постоянной основе. Для этого нужно, либо приобрести готовое изделие, либо сделать более сложный и надежный вариант.

Котлы на твердом топливе длительного горения могут быть незаменимы в частных домах, в хозяйственных сооружениях, гаражах и теплицах. Особенно они будут выгодны там, где имеется крупное деревоперерабатывающее производство, так как отходы на таких предприятиях отдают практически бесплатно. Необходимы эти агрегаты и в местностях, где бывают регулярные перебои с газоснабжением. У таких установок есть много преимуществ, но существует и один важный недостаток – очень высокая стоимость. Именно поэтому сегодня актуально изготовление своими руками котлов твердотопливных длительного горения. Чертежи для этого можно использовать разной степени сложности. Это зависит от уровня мастерства.

Водяное отопление частного дома своими руками, схемы конструкций. Плюсы и недостатки. Различие естественной и принудительной циркуляции воды.

Как работают пиролизные котлы

Принцип работы пиролизного котла заключается в генерации горючих газов и из последующего сжигания. Для того чтобы можно было понять, как он работает, следует вспомнить интересный опыт из школьного учебника физика. Там предлагалось заключить немного древесной щепы в стеклянную колбу, заткнутой пробкой с тонкой трубкой. Колба помещалась под горелку, спустя некоторое время в ней начиналась реакция пиролиза. После этого из трубки начинали выходить горючие газы, которые легко поджигались и горели ярким пламенем.

Принцип действия пиролизного котла основан на аналогичной реакции, только в больших масштабах. Здесь задействованы две камеры:

  • Камера сгорания – в ней осуществляется предварительный розжиг топлива, после чего дрова находятся здесь в режиме медленного тления, с ограниченным доступом воздуха;
  • Камера дожигания – здесь горят продукты пиролиза, рождая тепло, отправляющееся в жаротрубный теплообменник.

Все это хозяйство охлаждается водяной рубашкой.

Изучая принцип работы пиролизного котла, вам может показаться, что эффективность данной методики крайне мала. На самом деле газов выделяется очень и очень много. Если заглянуть в камеру дожигания, мы увидим там мощное ревущее пламя, выделяющее дикое количество тепловой энергии.

Камеры сгорания в пиролизных котлах могут располагаться в любых последовательностях. Например, друг над другом или последовательно, друг за другом. Также встречаются агрегаты, в которых дожигание осуществляется под основной топкой. Регулировка интенсивности горения осуществляется с помощью дутьевого вентилятора или с помощью дверки поддувала. Следует отметить, что диапазон регулировки достаточно большой – при необходимости, пламя может быть потушено практически полностью.

Принцип работы пиролизного котла предусматривает предварительный розжиг древесного топлива. Нам нужно, чтобы дрова хорошо занялись пламенем. Для этого открываются дроссельная заслонка и поддувало, в топку закладывается порция дров с мелкими лучинками для розжига. Поджигаем, дожидаемся появления устойчивого костерка. Теперь наш пиролизный котел готов к полноценному запуску. Производим следующие действия:

Благодаря конструкции пиролизного котла горячий воздух вылетает в дымоход не сразу, а проходит сначала через специальный отсек. Это позволяет системе значительно повысить свой КПД в сравнении с обычными котлами.

  • Закрываем дроссельную заслонку;
  • Закрываем дверцу поддувала;
  • Включаем автоматику;
  • Наблюдаем за ростом температуры в системе.

Давайте посмотрим, как работает пиролизный котел внутри – здесь происходит масса интересного. Во-первых, после перекрытия доступа кислорода наше веселое пламя превращается в тлеющие угольки. А во-вторых, после запуска автоматики включается дутьевой вентилятор, продукты пиролиза направляются в камеру дожигания, где начинает бушевать мощное пламя. Такой принцип работы реализуется во всех пиролизных котлах. Различия только в схеме регулировки – где-то за автоматическую регулировку отвечает электроника, а где-то простая механика.

Технологический процесс

Прежде чем приступать к расчетам, желательно определиться с подходящей моделью обогревателя:

  • какие функции она должны выполнять (только отопление или еще и как домашняя кухня);
  • какое топливо наиболее доступно;
  • предполагаемое место установки.

Крупные печи позволяют обогреть просторные помещения. Металлические агрегаты мобильны, без труда переносятся с места на место. Кирпичная печь всегда стационарна.

Если эти вопросы решены, можно начинать мастерить пиролизную печь своими руками.

Корпус печи типа буржуйка можно изготовить с нуля, используя стальные листы высокого качества. Проще делать корпус печи в виде прямоугольника с двойными стенками, заполнив проем песком или водой (получится водяной контур). Иной вариант – задействовать имеющуюся стальную емкость типа бочки или газового баллона.

В случае кирпичной постройки понадобятся навыки мастера кладки.

В любом случае придется делать две камеры сгорания. Одна – топочная, где перерабатывается твердое топливо, во второй сгорают продукты переработки, вступая в контакт с воздухом. Между камерами устанавливают колосники. Дымоход желательно делать съемным, так его проще чистить.

Габариты будущей установки зависят от требуемой мощности. Основной элемент – топочная камера. При вычислении ее объема исходят из скорости сгорания предполагаемого топлива и его массы. Коэффициентом загрузки принято считать 0,63 (на который делят массу топлива).

Предположим, нужно создать металлическую печь. Понадобятся следующие материалы:

  • стальные листы марки cт. 20 толщиной 4 мм (раскройку лучше доверить специалистам);
  • стальные уголки с одинаковыми полками 4х50 мм;
  • стальная арматура сечением 8 мм;
  • труба диаметром 60 мм для поддувала;
  • трубы 120 мм для дымохода;
  • полтора десятка кирпичей.

Также для работы нужны инструменты:

  • аппарат для сварки с набором электродов;
  • болгарка, дрель;
  • строительные уровни, рулетка, карандаш;
  • молоток.

Самостоятельное создание с нуля

Чтобы смастерить пиролизный котел своими руками, нужно подобрать подходящий чертеж, на котором понятно и подробно поясняются конструкторские особенности и принцип действия агрегата.

В подготовленном месте собирают кирпичное основание, достаточно просторное, чтобы вместить всю печь. Расстояние нагревателя от ближайших стенок – 80 см и более. Желательно, чтобы и пол вокруг имел пожаробезопасное покрытие.

Сначала делают каркас: из уголков мастерят вертикальные стойки, которые скрепляют горизонтальными, затем соединяют с помощью сварки.

Каркас обшивают раскроенными листами, образуя стенки. На лицевой стороне готовят два отверстия:

  • через одно будет загружаться топливо;
  • через другое выгребается зола и прочие продукты горения.

Отверстия перекрывают навесными дверцами. Изнутри, в месте, где смыкаются две камеры, приваривают уголки – подставку для колосниковой решетки и поддона перфорации.

Поддувало монтируют в боковой стеночке на верхней границе топки. Его обязательно снабжают заслонкой. Делают это по следующей схеме:

  1. Сверлят в трубе отверстие.
  2. Вставляют арматуру на 8 мм – ось заслонки.
  3. К оси внутри трубы приваривают диск из стали, совпадающий по диаметру с поддувалом.
  4. Выходящий наружу кусок арматуры изгибают, превращая в рукоятку.
  5. Ручке желательно обеспечить надежную фиксацию, чтобы заслонка не вращалась сама по себе.

Сборку осуществляют начиная с днища. Уже в крышке делают отверстие под дымоход, вваривая подходящую трубу с углом поворота в 90°. На трубе приваривают горизонтальный боров, который будет тормозить отход газов из камеры дожига, давая им возможность полностью выгорать. Завершается боров еще одной заслонкой, сделанной по той же схеме, что и для поддувала.

Далее осуществляется обвязка котла.

Дата: 25 сентября 2020
Напишите комментарий

Adblock
detector