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.

Порядок изготовления пиролизного котла

Прежде чем приступать к изготовлению котла, ознакомьтесь с некоторыми полезными рекомендациями. При условии их соблюдения готовое оборудование будет максимально производительным, эффективным и экономичным.

Полезные рекомендации

1. Систему нужно укомплектовать вентилем для регулирования интенсивности движения теплоносителя.
2. Для увеличения теплоотдачи трубу теплоносителя лучше сделать изогнутой, к примеру, в форме змеевика.
3. Проем для загрузки топлива должен иметь прямоугольную форму. При этом дверцу отверстия следует укомплектовать стальной накладкой для уплотнения.
4. Для контроля интенсивности поступающего воздушного потока система укомплектовывается ограничителем.

Инструкция

Чертеж пиролизного котла

Первый шаг. Из листового металла вырезаем стенки корпуса котла в количестве 4 штук. В передней стенке вырезаем отверстия для топочной камеры и зольника.

Второй шаг. Вырезаем отверстия для трубников и дымососа.

Третий шаг. Соединяем вместе все металлические стенки, за исключением задней. Для этого используем сварочный аппарат. Тщательно отшлифовываем стыки между сторонами будущего отопительного котла.

Стенки котлаДверцаЗольник

Четвертый шаг. Собираем теплообменник котла в соответствии с представленной схемой. Свариваем трубы.

Котел

Пятый шаг. Вставляем теплообменник в корпус котла. Убеждаемся в герметичности соединений с помощью компрессора. При отсутствии течей привариваем заднюю стенку корпуса.

Шестой шаг. Устанавливаем решетку колосника. Она разделит корпус котла на 2 камеры. В одной (нижней) будет тлеть загрузка, во второй – сгорать газы. Нижнюю камеру укомплектовываем воздуховодом, а после обкладываем огнестойким кирпичом с каждой стороны.

Корпус пиролизного котла изнутри

Седьмой шаг. Монтируем дверцы зольной камеры и топливника. Они должны максимально плотно прилегать к корпусу.

Восьмой шаг. Устанавливаем собранный котел на предварительно выложенную кирпичную опорную площадку.

Девятый шаг. Подключаем дымоход. Трубу для отведения дыма рекомендуется обернуть минеральной ватой для утепления.

Десятый шаг. Подключаем к агрегату водяной контур.

Одиннадцатый шаг. Устанавливаем дутьевой насос.

КотелПиролизный котел своими руками

Дополнительно котел можно автоматизировать, установив систему температурных датчиков и регуляторов. Они будут контролировать интенсивность подачи воздуха.

Вытяжка около котлаБлок автоматики (подключен насос, вытяжка и датчики)

Режимы работы пиролизного котла

Розжиг

На этом этапе нужно, чтобы шибер находился в открытом состоянии. Продукты горения движутся непосредственно в дымоход

Рабочий режим

Устройство работает при закрытой заслонке, обеспечивая, таким образом, протекание процесс пиролиза. Создание тяги в газоходе достигается принудительным образом или естественным путем.

Догрузка топлива

В этот момент шибер закрыт, но тяга в газоходе еще присутствует на протяжении некоторого времени. Процесс пиролиза не заканчивается. Догрузка топлива должна осуществляться как можно быстро, так как в противном случае оно может просто сгореть.

Принцип работы

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:

1. 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.
2. 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.
3. Системы поступления, разделения и подогрева воздуха. Бывают котлы на естественной тяге или с принудительной подачей воздуха.
4. Системы теплообмена и дымоудаления.
5. Автоматики управления.

Что такое пиролиз

Твердотопливный котел, работающий на угле или на дровах по старой, традиционной схеме – это уже пережиток прошлого. Несмотря на то, что твердое топливо продолжает оставаться относительно доступным, многих смущает невысокая эффективность обогрева жилого помещения, отапливаемого традиционными твердотопливными котлами. Ситуация сегодня в корне изменилась. На рынок отопительной техники пришли пиролизные котлы, экономичные, высокоэффективные и мощные агрегаты. Огромные технологические оборудования этого вида обязаны пиролизу, инновационному процессу сжигания твердого топлива.

Популярные статьи  5 ошибок в дизайне интерьера из-за которых вам холодно

Пиролиз представляет собой процесс равномерного распада органических соединений под воздействием высокой температуры. Искусственно ограничив доступ воздуха, можно превратить обычное горение топлива в медленно текущий термический распад органических соединений. В процессе тления органического топлива помимо тепловой энергии выделяется большое количество газообразного горючего вещества. В результате процесса получается древесный газ и древесный уголь. Другое название конечного продукта — кокс, органическое вещество, на 90% состоящее из углерода.

Полученный в результате пиролиза древесный газ является отличным топливом. Попадая во вторичную камеру сгорания, насыщенную кислородом, в процессе горения газообразное вещество выделяет огромное количество тепловой энергии.

Количество золы, оставшейся после сгорания древесного газа незначительно, что существенно облегчает чистку отопительного котла.

Этапы пиролиза

Что бы понять принцип работы пиролизного котла нужно иметь представление, что и зачем происходит на каждом этапе. Твердотопливный котел этого типа имеет две камеры сгорания. В первой камере сгорания осуществляется досушивание древесины. Температура котла в этот момент составляет 450 0С. На этом этапе начинается генерация продуктов горения в газообразное вещество — древесный газ. Смешиваясь с подаваемым с помощью вентилятора разогретым, вторичным воздухом, газообразное вещество горит уже при температуре 560 0С.

На данном этапе экзотермическая реакция набирает силу, создавая в итоге высокую интенсивность горения. Газ поступает во вторую камеру, где уже с помощью подаваемого кислорода горит значительно интенсивнее. Температура во второй камере сгорания составляет 1100 0С.

На каждом этапе из получаемых в результате горения продуктов выжимается максимально возможное количество полезной работы, соответственно КПД котла значительно увеличивается. Для оптимизации работы отопительного котла в рабочем режиме, конструкция пиролизного котла имеет шиберы (задвижки). В чем суть этих приспособлений?

После включения пиролизный котел работает в обычном, печном режиме. При полной загрузке котла топливом с помощью шибера можно выставить наиболее эффективный пиролизный режим горения. В отличие от традиционного горения экзотермической реакцией можно управлять. Такая особенность дала возможность сделать пиролизные котлы автоматизированными нагревательными приборами. Благодаря пиролизу удалось полностью использовать топливные возможности древесины, доведя в результате горения КПД котла до высоких значений. Автоматизация всего процесса минимизирует человеческий фактор, снижает расход топлива.

В плане выбора топлива, пиролизные котлы всеядны. Для отопления жилого дома с помощью твердотопливного котла пиролизного типа подойдут дрова и опилки, брикеты из древесины и торфа, пеллеты.

Что подразумевается под названием пиролиз

Пиролиз – генерирование горючего газа и его последующее сжигание, — происходит во всех твердотопливных котлах, в большей или в меньшей степени. Такой же процесс идет и в обычной печи, — при горении дров или угля, в каком-то месте не хватает кислорода, появляется угарный газ CO, затем он находит недостающий кислород и сгорает, выделяя тепло, превращаясь из яда в обычный углекислый газ – CO2.

В качестве экспериментов еще 1950-х годах была разработана схема котельного оборудования, где сначала топливо тлело при недостатке кислорода, затем полученное СО дожигалось во вторичной камере. Но идеи не были воплощены, как не дающие ни каких преимуществ с весомыми недостатками и дорогостоящие.

Теперь же в рекламках ядовитый угарный газ СО называют – «древесный газ».

Это интересно: Как сделать освещение в ванной комнате своими руками — разбираемся в вопросе

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 увеличения тяги и обеспечения достаточного разрежения в отсеке сгорания.

Эффективность обогрева у таких котлов будет несколько ниже, чем у котлов с принудительной тягой.

Устройства с принудительным поддувом оснащаются одним или двумя вентиляторами, которые могут работать в режиме нагнетания воздуха или откачки сгоревших газов.

В некоторых моделях котлов применяется комбинированный способ с участием нагнетающих и отсасывающих газ устройств для увеличения мощности.

Справка! Механизмы, откачивающие отработанные газы, изготавливаются из особых жаропрочных (аустенитных) сплавов, их стоимость значительно выше, чем у нагнетающих вентиляторов.

По способу обогрева:

• Водяного обогрева — к теплообменнику котла подключаются водяные трубопроводы, по которым нагретая рабочая жидкость разносится по различным помещениям.
• Воздушного обогрева — вместо воды используется воздух, получающий тепло посредством того же теплообменника и распространяемый по воздухопроводам. Эффективность ниже, чем у водяного способа, применяется на производственных площадках, складах.

Фото 1. Пиролизный котел с теплообменником, предназначен для водяного обогрева, работает на дровах.

Популярные статьи  Лаги для пола своими руками: несколько способов установки

Чертеж: общий вид, рабочий процесс

Вариантов исполнения пиролизного котла много. Наипростейший вид по чертежу устроен таким образом.

• Камера сгорания котла.
• Отсек газификации.
• Секция дожигания газов.
• Колосниковые решётки.
• Теплообменник (входной/выходной патрубки).
• Трубопровод отвода газов (дымоход).
• Отверстия для поддува.
• Дверка в отсек для закладки топлива.

В котел могут быть включены температурные датчики и приборы для контроля и поддержания нормальных режимов работы.

А также аппаратная часть котла для автоматизации функционирования всего отопительного комплекса.

Суть происходящего внутри пиролизного котла характеризуется следующими процессами:

• Поток воздуха извне поступает в отсек газификации с находящимся там топливом.
• Некоторая часть кислорода будет поддерживать процесс горения (тления). Газы, являющиеся продуктами горения, через сопло попадают в камеру сгорания котла и там окисляются в присутствии вторичного кислорода, который поступает вместе с воздухом снаружи.
• Часть пиролизных газов восстанавливается при наличии углерода из топлива до угарного газа и окиси азота, потребляя при этом часть энергии. Смесь проходит в секцию дожигания газов и окисляется там с возвратом отнятой им энергии.

Фото 2. Чертеж пиролизного котла длительного горения, собранное по нему устройство может обогреть большой дом.

Участвующие в реакции пиролиза газовые смеси выводятся наружу через дымоход, минуя при этом теплообменник котла.

Внимание! Так как функционирование пиролизных котлов связано с большим количеством энергии, генерируемой внутри оборудования и возможном выделении разного рода вредных газов, осуществлять самостоятельную постройку котлов рекомендуется только при полном понимании всех физико-химических процессов, возникающих при его работе. Температурные фазы:

Температурные фазы:

• сушка, пиролиз древесины — 450 °C;
• сгорание древесного газа и вторичного воздуха — 560 °C;
• продувание пламени и возврат тепла — 1200 °C;
• отвод оставшихся продуктов горения — 160 °C.

Отличия устройства от обычных котлов

Включая древесину (дрова), специальные топливные брикеты (пеллеты) и отходы, получаемые на производстве. Одно из главных отличий котлов — применение различных видов твёрдого топлива, практически любого вещества, которое может гореть.

Длительность процесса сжигания топлива намного больше, чем у обычных котлов. От 8–10 часов и выше. Есть модели котлов с крупным отсеком для дров, продолжительность непрерывной работы — до 24 часов. Это значит, что пополнение камеры сгорания новыми порциями топлива осуществляется 1–2 раза в сутки.

Важно! За счёт того, что происходит почти полное разложение твёрдых материалов, пирокотлы менее вредны для окружающей среды

Принцип работы пиролизных котлов и их особенности

Создавая пиролизные котлы своими руками, люди стремятся сэкономить денежные средства в своем кошельке. Если газовое оборудование стоит довольно дешево, то твердотопливные агрегаты просто поражают своей ценой. Более-менее приличная модель мощностью 10 кВт обойдется в 50-60 тысяч рублей – дешевле провести газ, если рядом проходила бы газовая магистрально. Но если ее нет, то выходов два – приобретать заводское оборудование или делать его самостоятельно.

Изготовить пиролизный котел длительного горения своими руками можно, но сложно. Давайте для начала разберемся, для чего вообще нужен пиролиз. В обычных котлах и печах дрова сгорают традиционным способом – при высокой температуре, с выбросом продуктов сгорания в атмосферу. Температура в камере сгорания составляет порядка +800-1100 градусов, а в дымоходе – до +150-200 градусов. Таким образом, солидная часть тепла просто улетает наружу.

Прямое сгорание дров применяется во многих отопительных агрегатах:

Твердотопливные пиролизные котлы могут использовать несколько видов топлива, в том числе отходы деревообрабатывающего производства и сельскохозяйственной переработки.

• Твердотопливные котлы;
• Печи-камины;
• Камины с водяными контурами.

Главным преимуществом данной методики является то, что она отличается простотой – достаточно создать камеру сгорания и организовать отвод продуктов сгорания за пределы оборудования. Единственным регулятором здесь становится дверка поддувала – регулируя просвет, мы можем отрегулировать интенсивность горения, тем самым воздействуя на температуру.

В пиролизном котле, собранном своими руками или купленном в магазине, процесс сгорания топлива идет несколько по-другому. Дрова здесь сгорают при низкой температуре. Можно сказать, что это даже не горение, а медленное тление. Древесина при этом превращается в подобие кокса, одновременно выделяя горючие пиролизные газы. Эти газы отправляются в камеру дожигания, где сгорают с выделением большого количества тепла.

Если вам кажется, что данная реакция не даст особого эффекта, то вы глубоко заблуждаетесь – если заглянуть в камеру дожигания, то здесь будет видно ревущее пламя ярко-желтого, почти белого, цвета. Температура сгорания – чуть выше +1000 градусов, а тепла в этом процессе выделяется больше, чем при стандартном горении древесины.

Для того собранный своими руками пиролизный котел смог показать максимальную эффективность, необходимы дрова с низким содержанием влаги. Влажная древесина не даст оборудованию выйти на полную мощность.

Реакция пиролиза знакома нам еще со школьного курса физики. В учебнике (а может и в лабораторном кабинете) многие из нас видели интересную реакцию – древесина помещалась в стеклянную запечатанную колбу с трубкой, после чего колба нагревалась над горелкой. Через несколько минут древесина начинала темнеть, а из трубки начинали выходить продукты пиролиза – это горючие газы, которые можно было поджечь и понаблюдать за желто-оранжевым пламенем.

Аналогичным образом работает и пиролизный котел, собранный своими руками:

На одной загрузке топлива пиролизные котлы работают около 4-6 часов. Так что большим и стабильно пополняемым запасом дров стоит озаботиться заранее.

• В топке разжигаются дрова до появления устойчивого пламени;
• После этого доступ кислорода перекрывается, пламя гаснет почти полностью;
• Запускается дутьевой вентилятор – в камере дожигания появляется высокотемпературное пламя.

Устройство пиролизного котла довольно простое. Основными элементами здесь являются: камера сгорания, в которой складированы дрова, и камера дожигания, в которой сгорают продукты пиролиза. Передача тепла в отопительную систему осуществляется через теплообменник

В схеме пиролизного котла ему уделяется особое внимание

Все дело в том, что теплообменники в пиролизных котлах, собранных своими руками, устроены не так, как в газовом оборудовании. Продукты сгорания с воздухом проходят здесь через множество металлических труб, омываемых водой. Для увеличения эффективности котловая вода омывает не только сам теплообменник, но и все другие узлы – здесь создается своего рода водяная рубашка, которая отбирает излишки тепла от раскаленных элементов котельного агрегата.

Как сделать установку пиролизного котла — пошаговая схема

Шаг 1: Подготовка инструмента

Нам понадобится электрический сварочный аппарат, шлифовальная машинка и дрель. Из расходных материалов следует приобрести 5 пачек электродов, 10 отрезных и 5 шлифовальных кругов. Из материала следует найти почти 8 квадратов 4-миллиметрового листового металла. Хотя если желаете немного сэкономить, для корпуса можно использовать и трехмиллиметровые листы, а вот к внутренним деталям предъявляются более серьезные требования, и сэкономить на толщине металла не получится. Еще надо три трубы – одна диаметром 32 мм и длиной в 1 метр, вторая 57 мм (8 м) и третья 159 мм (0,5 м) – полтора десятка огнеупорного кирпича, профтрубы с толщиной стенок 2 мм и сечением 60х30 (1,5 м), 80х40 (1 м), четырехмиллиметровые стальные полосы шириной в 20 и 30 мм и длиной в 7,5 и 1,5 м соответственно. Один метр 5-миллиметровой полосы шириной в 80 мм. Еще не обойтись без температурного датчика и дымохода.

Если же вы желаете пойти по облегченному варианту, то в качестве корпуса можно использовать металлическую бочку объемом 200 литров. Еще вам понадобится крышка с бортиками, которая будет герметично закрывать емкость, массивный поршень сечением чуть меньше внутреннего диаметра бочки и металлическая труба высотой приблизительно на 20 см больше нашего корпуса и сечением 10 см. И последнее – дымоход, он также представляет собой полую трубу с внутренним диаметром 10 см, только его длина должна превышать высоту емкости минимум на 40 см.

Шаг 2: Подбор рабочей схемы

Как уже упоминалось, найти подробную схему котла можно в интернете, правда, если вы инженер-теплотехник, то вполне реально разработать ее самостоятельно. Мы же сейчас рассмотрим основные элементы. Такое отопительное оборудование состоит из корпуса, в котором располагаются дверца загрузки и крышка зольника. Еще не забудьте про контроллер контура и патрубок для аварийной линии. В защитный теплообменник необходимо обеспечить подвод холодной и горячей воды. Также следует собрать патрубок опорожнения с расширительным бачком и обеспечить обратную магистраль контура. Собрать самодельный пиролизный котел из второго комплекта расходных материалов (с участием бочки) намного проще, правда, значительно уступать будут и его параметры. Все зависит от поставленных целей, например, для утилизации древесных отходов он станет незаменим. В верхней части бочки делается отверстие и вваривается труба-дымоход. Второй же полый элемент приваривается к центру поршня, при этом в крышке следует вырезать отверстие, чтобы обеспечить выход краю воздуховодной трубы.

В верхней части воздуховода устанавливается заслонка, с ее помощью можно регулировать количество поступаемого воздуха, а следовательно, и процесс горения. На поршне не помешают и дополнительные ребра, так получится лучше утрамбовать горючую смесь. Эксплуатация подобного оборудования очень проста, нужно всего-то засыпать топливный материал на дно бочки, поджечь его и закрыть емкость крышкой с поршнем, который будет плавно двигаться вниз под собственным весом.

Шаг 3: Установка

Любое отопительное оборудование нуждается еще и в правильной установке. При этом следует отметить, что с технической стороны все достаточно просто, нужно всего-то придерживаться выбранной схемы, а вот несоблюдение техники безопасности повлечет за собой весьма серьезные последствия, вплоть до угрозы жизни. Итак, размещаться подобный котел отопления должен только в специальном нежилом помещении, особое требование предъявляется и к основе, на которой он будет стоять. Лучше всего подойдет бетон либо кирпич. Обязательно установите перед топкой толстостенный лист металла.

Желательно, чтобы в котельной не было посторонних предметов, но если таковые там находятся, то выбирайте безопасное расстояние от них до котла – более 20 см. Позаботьтесь о мощной вентиляции. Если желаете продлить жизнь оборудованию, то утеплите дымоход. В противном случае в нем образуется конденсат, который самым негативным образом скажется на работоспособности отопительного устройства.