Что такое пиролизный котел{q}
Изготовление пиролизного котла своими руками вполне возможно, только требуется составить детальные чертежи самодельного аппарата, провести всесторонний расчет и подготовить схему подключения. Камеры сгорания разделяют колосниковой решеткой, внизу сжигают твердое топливо и остатки его, а наверху – полученные при пиролизе газы. В промышленных условиях применяют и другие конструкции, но для самодеятельных мастеров лучше выбирать самое простое решение. Готовые фирменные изделия стоят минимум 36 тысяч рублей, при этом способны обогреть только до 100 кв. м.
Выполненная своими руками работа обойдется дешевле примерно на 25-30%.
Для этого понадобятся:
- аппарат сварочный с 3 или 4 пакетами электродов;
- УШМ малого размера;
- электрическая дрель;
- трубы диаметром 5,7 см при толщине стенок 0,35 см;
- трубы диаметром 15,9 см, толщина – 0,45 см.
- профиль трубчатый 3х6 см, стенка 0,2 см;
- профиль трубчатый 4х8 см, стенка 0,2 см;
- стальные полосы;
- железные листы;
- шамот.
При любой возможности стоит сформировать 3D эскиз внутренней аппаратуры, тогда представление станет четче, работа упростится. Важно: нарезка металла болгаркой не может дать достаточно ровного среза. Плата за рубку его гильотиной, в том числе при сооружении котла из баллона – совершенно необходима и оправдана. После сборки камер сзади к ним приваривают воздухоотводы и стенки. Удобно делать дымовой канал из швеллера, но никто не запрещает использовать и профильную трубу; надо только в ней подготовить отверстия для вентиляции.
Следующим шагом становится формирование отверстия под воздушную трубу и приваривание патрубка. Для связи этой трубы с котлом используют профиль 2х2 см трубчатого сечения. Теплообменник формируют из профиля 5,7 см – его нужно нарезать на однородные фрагменты, выставить на пластину и прикрепить по периметру сваркой. Потом приваривают к котлу сам теплообменник и подготавливают дроссельную заслонку. Настает время приваривать фронтальную стенку, но в ней уже должны быть проемы для ввода и выброса воздуха.
Продолжается сборка привариванием крышки и борова, только после этого собирается внутренняя часть котла. К сведению: на этом этапе уже можно при помощи УШМ, напильника или щетки из металла выровнять места, подвергшиеся сварке. Скрепление кожуха с уголками достигается при помощи мелких отверстий, которые приваривают. Далее приходит очередь теста на герметичность, в ходе его котел впервые заполняется водой. Крышка, поставленная сверху, должна быть утеплена; контроль воздушных заслонок обеспечивается при помощи резьбовых шпилек.
Когда котел закрыт полностью, монтируют петли и дверцу (лучше всего чугунную); футеровка рекомендуется из кирпича. Важно: футеровать следует и низовую камеру, для этого применяют огнеупорный материал. Он отрезается и стачивается для максимально плотного прижатия камеры. Нужно уделять внимание точному соответствию размеров заслонки предъявляемым по проекту требованиям.
Повысить эффективность действия котла помогают турбинные аппараты, создающие вихри. Они не только делают передачу тепла лучше, но и способствуют очистке труб от различных засоров. До окончательного запуска устройства в работу следует убедиться еще раз в герметичности швов. Теперь вода подается под давление 3 или 4 бар. Создать его поможет особый аппарат – опрессовщик.
Чтобы позднее котел работал нормально, он должен быть оснащен группой безопасности – как минимум манометром, устройством для сброса давления и отводом воздуха. Систему настраивают на самостоятельный сброс при превышении давления 3 бар. Внимание: нельзя устраивать любые тесты для пустых котлов, тем более при отсутствии термометра. Проверка подразумевает выкладку бумаги и 2 или 3 поленьев.
Как только все дерево будет охвачено огнем, заслонку перекрывают, чтобы запустить столь нужный пиролиз. Снизу смотрят, когда появится факел. Сразу после этого отсчитывают время до закипания теплоносителя. Когда оно происходит, отключают вентилятор и тем самым гасят факел. Лишь безупречное прохождение всех этапов такого теста позволяет применять самодельный котел для отопления.
Специалисты считают, что лучше всего использовать для пиролизного котла колосники из чугуна. Вместо баллона неплохой заготовкой может послужить ненужный стальной сейф. Там как раз сталь вполне крепкая и надежно защищена от разрушения при высокой температуре. Повысить площадь теплообмена поможет добавление контура из труб. Внизу ставят огнеупорный кирпич, чтобы улучшить проникновение воздуха по углам.
В переводе с древнегреческого термин «пиролиз» означает «распад огня», то есть это разложение природных соединений при воздействии огня, жара, высокой температуры. Пиролиз древесины и ее производных (опилок, стружки, бумаги) подразумевает ее разложение при нагревании до 450°C без доступа кислорода с образованием продуктов сгорания в виде газа, смолы и углей (зола).
Получается, что пиролизный котел на дровах – устройство, в котором твердое древесное топливо сгорает максимально эффективно, образуя пиролиз, то есть выделяя продукты сгорания, в том числе и газ. Поэтому пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром называют еще газогенераторными, то есть производящими газ. Стоит отметить, что такой особенностью обладают не все котлы на дровах, а только агрегаты с особой конструкцией.
https://www.youtube.com/watch{q}v=DRwC6Tr5KvI
Для процесса пиролиза необходимы:
- Специальная камера сгорания для сжигания древесного газа.
- Сконструировать топку так, чтобы в ней мог произойти качественный пиролиз.
Габариты топочной камеры должны соответствовать размерам предполагаемого к использованию топлива. В этом качестве применяют, как правило, колотые или целые поленья 40*20 см, брикеты 30*3 см, пеллеты 25*5 см, а также опилки. Поэтому при конструировании подобных устройств своими руками, необходимо учитывать размеры используемого топлива.
При этом, согласно Руководству по эксплуатации, влажность топлива не должна превышать 45%. Чем меньше влажность, тем более эффективен котел и тем дольше не будет нуждаться в ремонте. Так порция дров 22% влажности при сгорании выдает 4 кВт-ч тепла, а древесина с 50% влажностью – только 2 кВт-ч. Помимо этого, повышенное содержание влаги увеличивает расход топлива.
Твердотопливный пиролизный котел – это современный и высокоэффективный прибор для отопления, но его стоимость значимо «кусается». Самый простой агрегат стоит около 1 200$, а цена импортного оборудования существенно выше.
Если таких денег нет, а пиролизный котел очень хочется, то можно заказать его изготовление у специалистов, что позволит сэкономить крупную сумму. Также можно сделать газогенератор своими руками, обойдется это не бесплатно, конечно, и не так просто, но тоже относительно дешево.
Перед самостоятельным изготовлением пиролизного котла, нужно внимательно изучить схему и чертеж пиролизного котла, закупить необходимые материалы, запастить нужными инструментами и оборудованием, а также терпением и усердием. Важно четко следовать чертежам.
Расшифровка чертежа: А – контролер котлового контура; B – дверца загрузки; C – дверца зольника; D – дымосос; E – муфта для датчика термического предохранителя (R ½); F – патрубок аварийной системы (предохранительный клапан монтируется в подающей магистрали при помощи тройника – есть в сборке с группой безопасности);
Чтобы сделать пиролизный котел своими руками, потребуются такой набор инструментов:
- сварочный аппарат;
- электродрель и набор сверл по металлу;
- болгарка;
- углошлифовальная машинка;
- плазморез или газовый резак;
- слесарные инструменты (напильник, молоток, зубила, струбницы).
Список материалов:
- Листовая сталь (5 мм) – для изготовления камеры сжигания и газифицирующей камеры.
- Листовая сталь (4 мм) – для внешней обшивки. Общий метраж стальных листов – 8-10 кв.м.
- Труба для теплообменников: длина – около 10 м, диаметр – 57 мм, толщина стенки – 4,5 мм.
- Труба для борова: длина – 0,5 м, диаметр – 159 мм, толщина стенки – 4,5 мм.
- Огнеупорный шамотный кирпич – 20-25 шт.
- Профильная труба 60×30х2 и 80×40х2 по 2 метра.
- Труба длиною 2 м, диаметром 32 мм, толщиною стенки – 4,5 мм.
- Стальная полоса 30×4 мм- 2 м.
- Круги отрезные 230 мм, 125 мм – по 10 шт.
- Электроды – 5 пачек.
- Шлифовальные круги 125 мм – 5 шт.
- Центробежный дутьевой вентилятор.
- Датчик температуры.
Основные этапы сборки агрегата своими руками:
- Листы металла лучше сразу порезать на металлобазе. Так разрез получится ровным.
- При помощи сварочного аппарата сварите камеры сжигания и газифицирования.
- После создания каркаса камер приварите воздуховоды и заднюю стенку в отсеке газификации. Под дымоходный канал прорежьте отверстие в задней стенке.
- Введите трубу подачи вторичного воздуха в камеру сжигания. Труба связывается с фасадом котла с помощью профильной трубы размером 20×20 мм.
- Сборка теплообменника. Газовым резаком выжгите на заготовленной пластине отверстия диаметром 57 см под трубы.
- Нарежьте трубы теплообменника, насадите на опорные пластины и прихватите в нескольких местах сваркой. Проверьте размеры и окончательно обварите стыки.
- Теплообменник приварите к котлу. Изготовьте и установите дроссельную заслонку дымохода.
- В передней стене камеры котла сделайте отверстия для труб подачи первичного/вторичного воздуха. Переднюю стенку установите на место.
- Боров и заднюю крышку приварите в месте дроссельной заслонки. Затем зачистите все швы шлифовальным диском. Внутренний короб котла собран.
- Для крепления внешней обшивки наварите на корпус котла отрезки уголка №25.
- На раскроенном листе обшивки сделайте сквозные отверстия для крепления к корпусу котла.
- Сопоставьте отверстия с уголками и приварите таком образом, чтоб обшивка прочно скрепилась с основанием. Обшейте все стороны устройства, кроме верхней крышки. Стыки проварите и зачистите.
- Проверьте герметичности швов. Заглушите все отверстия (вход/выход/слив теплоносителя) и через верхнюю крышку наполните котел водой. Место протечки пометьте мелом.
- Заслонки отрегулируйте резьбовыми шпильками. Воздушные отверстия прикройте общим кожухом.
- Сделайте и повесьте дверцы камер котла. Дверцы должны быть отделаны чугунными пластинами или шамотным кирпичом.
- Из распиленного кирпича сделайте футеровку для нижней части камеры газификации.
- На профильную трубу воздуховода приварите фланец, закрепите центробежный вентилятор.
- Поместите турбулизаторы в каналы газохода теплообменника, чтобы улучшить теплопередачу. Прикрепите зввихрители к коромыслу.
- Проверьте герметичность котла и настройте давление в 4 бар. Для этого котел наполните водой и подключите к нему опрессировщик.
- На трубу подачи в отопительной системе установите группу безопасности котла (манометр, автоматический воздухоотводчик и аварийный клапан).
Конструкция и принцип работы
Котлы пиролизного действия выгодно отличаются от более простых твердотопливных аппаратов с повышенным КПД. Как и обеспечение длительного горения, этот эффект вызван особенностями рабочего процесса. Пиролиз начинается с розжига древесины, которая должна быть хорошо объята огнем. Это достигается максимальным открытием дроссельной заслонки и поддувала. Топка заполняется до определенного уровня дровами, их дополняют мелкой лучиной.
Как только появилось устойчивое пламя, котел готов к работе в полноценном режиме. Для этого дроссельную заслонку и поддувало перекрывают и запускают автоматику.
Неважно, действует ли система в какой-то момент на естественной тяге или же работает вентилятор. Сути физических и химических процессов это не меняет. Как только ограничивается доступ кислорода, вместо сильного огня остаются тлеющие угли. Но ненадолго: автоматические системы почти сразу отдают команду на пуск вентилятора.
Разница только в том, что управление всеми этими действиями могут брать как простые механические аппараты, так и электроника. Внутри основной топки температура может достичь «всего лишь» 500 градусов. А вот в пиролизном отсеке этот показатель вырастает уже до 1100 и даже до 1200 градусов. Чем ближе к вершине факела, тем выше будет и температура. Любопытно, что выхлопные газы в таком котле, напротив, холоднее, чем обычно.
Важно учесть, что режим загрузки топлива имеет свои особенности. Заслонка прямого хода отпирается, но какое-то время тяга в дымоходе еще остается. При наличии вентилятора его работу система не остановит. А это значит, что пиролиз будет продолжаться даже в этот самый момент.
Газогенераторный котел на твердом топливе функционирует по принципу, основанному на выделении тепла при сжигании органики. Их конструкция имеет ряд особенностей.
Как показывают чертежи и схемы, у пиролизных устройств топочная камера разделена колосником на две части. В одном отделении, куда загружается древесина и ее производные, происходит распад топлива при сгорании, в результате чего выделяется газ. Газ поступает во второе отделение топки – камеру сгорания.
Твердое топливо находится на колоснике. Первичный воздух перемещается вниз и проходит через дрова или брикеты. Это основное отличие пиролизного прибора от остальных котлов на твердом топливе – принцип верхнего дутья.
Другая особенность заключается в повышенном аэродинамическом сопротивлении в топке, поэтому их оборудуют приборами для принудительной тяги – специальными вентиляторами или дымососами.
Выделяемый газ проходит в камеру сгорания, через специальное сопло, смешиваясь по пути с вторичными воздушными потоками, благодаря чему процесс сгорания выдает достаточно высокую температуру – около 1200 – 1300 °С. Затем продукты сгорания попадают в конвективную часть теплообменника, а газовые уходят через дымоотвод.
Основные преимущества газогенератора
Пиролизные отопительные котлы на твердом топливе обладают рядом преимуществ перед другими твердотопливными агрегатами, которые заключаются в следующем:
- При сгорании газовых соединений сажа не образуется, а золы получается совсем мало, поэтому чистить такой прибор можно гораздо реже.
- Газогенератор поддерживает нужную температуру существенно дольше, чем обычные агрегаты для сгорания древесины.
- У котла с функцией пиролиза КПД значительно выше, чем у традиционных твердотопливных устройств.
- Топка газогенераторного изделия сконструирована так, что дрова в загрузочную камеру достаточно поместить всего единожды, чтобы хватило обогрева жилья в течение суток.
- В процессе сгорания древесный газ вступает во взаимодействие с атомарным углеродом, что при сжигании выдает смесь Н2О (пара) и СО2 (углекислоты) – относительно нейтральные и безопасные соединения.
- Мощность газогенератора можно регулировать в достаточно широком диапазоне (от 25% до 100%).
- В котле с пиролизом можно утилизировать некоторые виды отходов без загрязнения воздуха (РТИ, полимерные изделия).
На работу пиролизного оборудования для отопления помещения влияют многие факторы:
- температура окружающего воздуха;
- необходимая температура в помещении;
- наличие утепления в здании;
- вид топлива и его влажность;
- особенности системы отопления.
Однако у пиролизных твердотопливных котлов имеются также недостатки:
- необходимость электропитания;
- требовательность к качеству топлива;
- высокая цена;
- большие размеры.
Эти приборы оснащены автоматикой, а значит необходимо электропитание.
Соблюдение правил техники безопасности
При монтаже пирозлизного газогенератора, необходимо строго соблюдать требования пожарной безопасности:
- Устанавливать оборудование можно только в отдельном нежилом помещении.
- Отопительный агрегат необходимо поставить на бетонное или кирпичное основание с ровной поверхностью.
- Габариты вентиляционного отверстия в сооружении должны быть не менее 100 кв.см.
- Котел устанавливать на расстоянии от стен минимум 25 см.
- Перед прибором на пол нужно постелить лист металла толщиной около 3 мм.
- Дымоход обязательно нужно изолировать утеплителем.
https://www.youtube.com/watch{q}v=twvzsim1DaQ
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.
