Говорят, что все новинки – это хорошо забытое старое. Не является исключением и создание отопительный систем на базе пиролизного горения. Первые заводы, использующие технологию пиролиза были построены еще в 70-е годы позапрошлого 19-го века.
Самодельный пиролизный котел
До сих пор эта технология широко применяется и у нас и за рубежом для переработки нефти. Собственно «пиролиз» — это процесс химического разложения органики под действием высокой температуры. В устройствах, использующих твердое органическое топливо (как правило, дрова) твердая часть и выделяющиеся из него при температурном разложении газы сгорают отдельно, что существенно повышает эффективность таких котлов.
Несмотря на сложное название и мудреное описание процесса вы вполне можете построить пиролизный котел своими руками, для этого вам потребуется листовая сталь, сварочный аппарат и чертежи, которые вы можете взять на нашем сайте.
Что такое пиролизное горение
Топить дровами не слишком удобно, поскольку в обычных условиях древесина сгорает очень быстро, а значительная часть тепла при этом не используется. Приходится постоянно загружать топливо в котел или печь. Пиролиз предполагает создать такие условия, при которых топливо сгорает значительно медленнее, отдавая при этом заметно большее количество тепла. Достигается такой эффект, когда древесина сгорает при пониженном содержании кислорода, т. е. очень медленно. В результате образуется зола, кокс и горючий газ.
Этот газ в пиролизной установке смешивается с воздухом и тоже сгорает при очень высоких температурах, выделяя значительное количество тепловой энергии. Таким образом, принцип работы пиролизного котла включает два этапа горения:
- сначала при ограниченном поступлении кислорода сгорает древесина, выделяя горючий газ;
- затем происходит сгорание воздушно-газовой смеси.
Подобный принцип двухэтапного горения используется в различных самодельных установках, например, в дровяной печи медленного сгорания и даже в твердотопливных генераторах, позволяющих использовать дрова в качестве топлива для автомобилей. Однако работу пиролизного котла следует правильно отрегулировать, чтобы не повредить отопительную систему дома.
Высокая цена промышленных котлов вполне оправдана. Во-первых, потому что при их создании используются высококачественные материалы, способные выдерживать высокую температуру горения (жаростойкое железо, 8-миллиметровая легированная сталь, шамотная глина и т.п.). Во-вторых, из-за сложной системы автоматического управления, которая и обеспечивает высокую эффективность работы оборудования.
Чтобы обеспечить максимальный эффект горения, учитывается температура прогрева дров и их исходная влажность, поскольку процесс испарения воды заметно влияет на количество выделяемой энергии. Чтобы управлять процессом горения, необходимо тщательно контролировать количество воздуха, подаваемого в установку. Подача воздуха осуществляется с помощью вентилятора, для работы которого понадобится постоянный доступ к электроэнергии. Наличие вентилятора превращает пиролизный котел в электрозависимую установку. При отключении электроэнергии рекомендуется использовать источник бесперебойного питания UPS или другое аналогичное устройство.
Как функционирует котёл на практике?
Практическое применение оборудования удобно рассмотреть пошаговым процессом:
- Загрузка дров – укладка на колосник верхней области камеры.
- Поджиг топлива и запуск в работу дымового насоса.
- Образование древесного газа при температуре 250-850 °С.
- Переход древесного газа в нижнюю область топки.
- Сгорание древесного газа при дополнительной подаче воздуха.
Далее полученное в нижней области топливной камеры тепло используется для нагрева теплоносителя. Теплоносителем может быть как водная среда, так и воздушная.
1 – активная камера; 2 – вход воды; 3 – вторичный воздух; 4 – дымоход; 5 – патрубок выхода; 6 – дроссельная заслонка; 7 – выход воды; 8, 9 – датчики; 10 – терморегулятор; 11 – дверь пассивной камеры; 12 – первичный воздух; 13 – пассивная камера; 14 – воздушный насос; 15 – контур теплообменника; 16 – форсунка; 17 – дверь активной камеры
Если обратить внимание на все существующие конструкции домашних котлов, действующих на твёрдом топливе, главной альтернативой пиролизному котлу выступает конструкция традиционного исполнения.
Это похожий вариант котла на дровах, где действует одна неразделённая топка и работает принцип нижней подачи воздуха в камеру сгорания. Но такая система считается менее эффективной и неэкономичной по причине быстрого сгорания топлива.
Пиролизный котёл способен выдавать коэффициент полезного действия на уровне 85-95% при условии 100% нагрузки. Однако КПД резко падает, если нагрузка составляет менее 50%. Именно поэтому изготовители пиролизной техники рекомендуют пользователям эксплуатировать оборудование с максимальной нагрузкой.
Аналогичный подход справедлив и для самодельных конструкций, при условии их полного соответствия классической пиролизной схеме и требованиям эксплуатации.
Для «пиролиза» требования эксплуатации, надо заметить, достаточно жёсткие:
- обязательное оснащение воздушным насосом;
- допустимая влажность топлива не выше 25-35%;
- нагрузка на оборудование не ниже 50%;
- температура обратного теплоносителя не ниже 60 °С;
- загрузка только крупным топливным массивом.
Также следует отметить дороговизну пиролизных систем промышленного изготовления. Наверное, поэтому пользуется высокой популярностью вариант “сделай сам”.
Преимущества и недостатки использования пиролизного котла
Пиролизные котлы имеют следующие достоинства:
- отсутствие сажи и едкого дыма, минимальное выделение отходов горения; Это один из самых экологически безопасных видов печей;
- для работы можно использовать любое твердое сухое топливо, например, отходы швейного производства;
- качественное топливо обеспечивает 12 часов непрерывной работы котла на одной порции горючего, то есть, загружать дрова придется лишь два раза в день;
- экономичная технология, расходы на оплату коммуналки снижаются в среднем на 60% за год;
- применение технологии пиролиза позволяет автоматизировать управление процессом горения, что повышает безопасность печи.
Недостатки также следует учесть:
- прежде чем оборудование окупится, придется вложить немалые средства в покупку котла и его установку, но уже с первых дней работы станет ощутима его экономичность;
- используемое топливо должно иметь влажность около 20%, иначе горение прекратится. Поэтому влажное топливо нужно досушивать;
- котел может погаснуть при недостаточно высокой температуре теплоносителя. Эту проблему решают с помощью монтажа обходной трубы. Такое изменение усложняет конструкцию и снижает эффективность работы.
- если для нагнетания воздуха используется электрический насос, то работа котла становится зависимой от электросети.
Бюджетный вариант для дачи
Газовый баллон своей округлой формой и толщиной металла отлично подходит для изготовления пиролизного котла. Он имеет почти метровую высоту, диаметр 35 см. Этих размеров достаточно для создания отопительного прибора, способного обогреть помещение средней площади. В устройстве хорошо сжигаются самые бросовые виды топлива: щепки и опилки, сырые дрова.
Установка работает следующим образом:
- через верх или боковую дверцу проводят загрузку и поджигают;
- после возникновения устойчивого огня накрывают поршнем (по-народному блин) и плотной крышкой, в которой есть отверстие для трубы;
- в топку через воздуховод поступает ограниченное количество кислорода, отчего начинается процесс пиролиза;
- газы поднимаются вдоль стенок котла и сгорают в верхней части;
- остальные продукты удаляются через дымоход.
Баллон обрезают по месту, где начинается округление. Сбоку – отверстие для дверцы, которая должна закрываться очень плотно. Поэтому ее используют обычно для чистки, а топливо загружают сверху. Отрезанную часть используют для крышки:
- шлифуют разрез, чтобы добиться герметичности;
- делают отверстие на 2–3 мм больше трубы воздуховода, соединенной с блином;
- обваривают понизу стальной полосой.
Поршень имеет своеобразную конструкцию. Его лопасти предназначены для завихрения воздушных потоков над тлеющим топливом, а наваренный на них круглый кусок металла мешает возникнуть открытому огню.
Дымоход делают из труб разного диаметра: горизонтальный участок – 120 мм, вертикальный – 180 мм. Такая конструкция способствует созданию менее активной тяги, тормозит отвод газов. Прямой угол тоже играет свою роль в замедлении процесса горения. Это обеспечивает пиролиз и продолжительную работу котла в течение 8–10 часов.
Снизу делается отверстие для зольника с дверцей. Ее конструкция должна обеспечивать плотное прилегание. Можно использовать вырезанный кусок стенки баллона, на который по периметру приваривается полосовое железо. Немного выше устанавливается колосниковая решетка, сваренная из арматуры. Сквозь нее проваливаются остатки топлива, которые затем удаляются.
В вертикальной трубе дымохода конденсируется много влаги, которая собирается в нижней ее части. Для удаления воды устанавливают шаровый кран. Он удобен тем, что в случае засорения легко прочищается куском провода.
Разбор схемы, чертежей и расчетов
Чтобы лучше понять принцип работы устройства, рекомендуется изучить схему пиролизного котла.
Перед началом работ рекомендуется внимательно изучить схему устройства пиролизного котла, чтобы понять принципы его функционирования и избежать ошибок
На ней отражено положение таких необходимых элементов, как:
- отверстие для воздуха;
- камера сгорания;
- дымовые каналы;
- трубы для подачи и отвода воды;
- регуляторы;
- место установки вентилятора и т. п.
Поскольку пиролизный котел устройство довольно сложное, рекомендуется при его изготовлении придерживаться чертежа. Одна из самых распространенных моделей устройства, которая подходит для самостоятельного изготовления, представлена ниже:
На этом чертеже подробно представлена конструкция пиролизного котла, который можно сделать своими руками. Рекомендуется точно соблюдать все указанные разработчиком размеры
Обычно для частного дома используют котел мощностью 40 кВт. Если этот показатель необходимо увеличить или уменьшить, рекомендуется соответственно изменить и параметры устройства. Необходимые данные представлены в таблице:
Чтобы сделать своими руками пиролизный котел подходящей мощности, нужно изготовить элементы соответствующего размера. Правильное соотношение размеров гарантирует успешный результат
Котел мощностью 25-30 кВт может стать оптимальным выбором для небольшого дома. Изготовление небольшого агрегата позволит сэкономить и время, и средства.
Техника безопасности
При установке самодельного котла соблюдаем следующие важные правила:
- для установки отопительного агрегата нужно выделить отдельную котельную;
- в котельной нужно оборудовать эффективную вентиляционную систему. Минимальная площадь воздуховодного отверстия – 100 см2;
- расстояние между агрегатом и любыми другими поверхностями и предметами должно быть больше 20 см;
- перед топкой котла укладываем на пол стальной лист толщиной не менее 3 мм;
- котел устанавливаем на предварительно обустроенное кирпичное либо бетонное основание;
- дымоотводящую трубу нужно качественно утеплить. Без теплоизоляции процессы образования конденсата, копоти и прочих неприятностей будут более интенсивными. Это отрицательно скажется на эффективности оборудования и сроке его службы.
В завершение выполняется проверка КПД котла. Для этого достаточно сделать тестовую загрузку топлива. Если выходящий дым не будет иметь угарного запаха, значит с КПД котла все в порядке и его можно использовать для обогрева дома безо всяких опасений.
Какое топливо использовать
Для экономичной и эффективной работы пиролизного котла можно использовать любое твердое топливо: дрова, уголь, торф, пеллеты, другие горючие материалы. Главное условие, необходимое для поддержания процесса пиролизного горения – низкий показатель влажности, не более 20 %. Более влажное топливо необходимо специально досушивать до нужного уровня. Возможность использования отходов древесного, швейного, маслобойного и других видов производства, делает эту печь еще более выгодной в эксплуатации. Содержание древесины при этом должно быть не менее 70%.
Для работы пиролизного котла рекомендуется выбирать твёрдое топливо
В обычных печах дрова нужно подкладывать каждые два-три часа. На зимний период уходит примерно 10 кубометров дров. В пиролизных котлах горение дров продолжается 12 часов, экономия за зиму составляет до 40%. Уголь горит гораздо дольше, до пяти суток, соответственно экономится не только топливо, но и время. Существуют модели, которые оснащены автоматикой для подачи топливных гранул, то есть работают в автономном режиме длительное время.
Советы специалистов по топке котла
Давайте посмотрим, что говорят профессионалы в отношении выбора оптимального вида топлива.
Так, при топке древесиной будет образовываться много дыма. Чтобы избавиться от сопутствующих этому неудобств, по краям загрузки нужно укладывать поленья более крупного размера, а в центр класть мелкую растопку.
В густонаселенных местностях рекомендуется воздерживаться от использования торфа, т.к. в процессе его сжигания выделяется большое количество углекислого газа и в атмосферу выводятся различные крупные частицы, что вряд ли понравится соседям.
Для эффективного использования антрацита нужен сильный очаг. Мощности пиролизного котла обычно не хватает для полного сжигания такого топлива. Чтобы уменьшить расходы, отсеивайте от пепла крупные уцелевшие фрагменты и используйте их повторно.
Таким образом, владея навыками работы со сваркой и следуя приведенным рекомендациям, вы сможете самостоятельно изготовить эффективный, надежный, безопасный и экономичный пиролизный котел.
Работа котла
Удачной работы!
Видео – Пиролизный котел своими руками
Сборка
Собирать конструкцию своими руками необходимо по чертежам и на месте эксплуатации. После укладки фундамента устанавливаются внутренние стенки, зольный отсек. С помощью сварки собираются элементы конструкции.
Пиролизная печь на природе
Осуществляется сборка теплообменника, камер, колосников. Устанавливаются наружные ребра жесткости и стенки, верхняя плита. Осуществляется монтаж емкостей для воды. Между стенками засыпается песок (его предварительно прокаливают, чтобы избавиться от органических составляющих), который будет аккумулировать тепло и предотвращать перегрев конструкции.
Примитивная конструкция пиролизной печи
Устанавливаются дверцы камер. Осуществляется подключение к контурам емкости с водой. Конструкция из металла, выполненная своими руками, готова к эксплуатации.
Схема пиролизной печи
Пеллетная горелка своими руками: чертежи
С целью самостоятельной сборки необходимо заблаговременно подготовить грамотный проект, а также чертежи, все материалы и стандартный рабочий инструмент. В чертежах обязательно должны быть отражены все узлы и детали, включая камеру сгорания, представленную металлической трубой с круглым или прямоугольным сечением, а также загрузочный топливный бункер, шнекового типа конвейер и вентилятор.
Частота обслуживания котла, функционирующего в автоматическом режиме, напрямую зависит от объема и размеров изготавливаемого загрузочного бункера.
Чертеж пеллетного котла
Электронный блок управления призван самостоятельно регулировать работу вентиляторного нагнетателя и контролировать показатели интенсивности воздухоподачи, что оказывает непосредственное влияние на время сгорания загруженных топливных пеллет.
Сбор системы
Сборка печи пиролизного сжигания делается прямо на месте монтажа, чтобы не утруждаться в перемещении габаритного прибора.
— Укладка фундамента должна быть непременно из термостойкого кирпича.
— Потом по периметру устанавливают внутренние стенки котла, а на дне размещают отсек для золы. Внутренние стенки соединяются сваркой.
— Когда корпус готов, приступайте к внутреннему монтажу. Камеры нужно приварить, а также теплообменник и колосники по ранее прикрепленным направляющим.
— Ребра жесткости, прорезанные из профиля, крепятся снаружи сваркой в вертикальном положении.
— В завершение устанавливают внешние стенки и верхнюю плиту. На плоскости устанавливают баки для воды.
— В прибор, между стенками засыпают чистый песок, который будет выполнять универсальную функцию: защитит камеру от прогорания или перегрева и дополнительно аккумулирует тепло.
На этой стадии происходит герметическая установка дверок камер. Емкость с водой подключают к контурам. Все — металлическая самодельная пиролизная печь готова.
Котел разжигают твердым топливом, затем огонь фиксируется дверкой. Ровное горение может быть лишь при регулированной подаче воздуха камерам. Для этого необходимо прикрепить специальную систему, состоящую из клапанов и рычагов.
Виды горелок
Пеллетные горелки имеют несколько видов. Их обзор позволит определиться с тем, какая лучше всего подходит для определенных условий. В большинстве случаев для функционирования пеллетной горелки требуется электричество, которое приводит в действие механизмы подачи пеллет. Можно ли что-то сделать, если оно часто пропадает?
С принудительным забором
Такие пеллетные горелки считаются одними из самых лучших в плане пожаробезопасности, они используются, например, в котлах Теплодар. Но за горелку с таким механизмом придется отдать немалую сумму, которая легко достигает 3 тыс. долларов США. В горелках с принудительным забором есть несколько механизмов, благодаря которым происходит подача пеллет. Один из них подразумевает задействование пневматической системы, а второй – шнека. Безопасность обеспечивается за счет того, что канал, по которому перемещаются пеллеты идет снизу вверх. Огонь, как известно, двигается в обратном направлении, поэтому его спуск в бункер маловероятен. Пневматическая система для пеллетной горелки имеет максимальную безопасность. Это так, ведь пеллеты подаются порциями и не остаются в трубе, по которой движутся. Для горелок с пневматической системой подачи можно устанавливать большие бункеры, которые загружаются не чаще раза в месяц.
Шнековые подающие механизмы для пеллетных горелок, например, Теплодар состоят из двух основных узлов. Одним из них является шнек, который производит забор пеллет из бункера. Он ссыпает материал в другой приемник, из которого еще один шнек поднимает пеллеты уже непосредственно в горелку. В этом случае попадание огня от горелки к массе еще остается. Это связано с тем, что пеллеты находятся по всей протяженности шнека. Чтобы дополнительно обезопасить механизм, инженеры делают узел, который подходит к горелке из материала, который плавится и самозатухает. Он выступает в роли предохранителя, чтобы отсечь путь огню.
Одним из недостатков пеллетных механизмов с принудительной подачей, таких как Телподар, является их зависимость от наличия электрической энергии. Если она пропадет, то подача пеллет прекратиться, и система отопления может выйти из строя. Питать приходится два электродвигателя. Если с перепадами питания в вашей местности нет проблем, тогда можно приобретать дополнительный наддув воздуха. Он позволяет увеличить эффективность при сгорании пеллет, а соответственно повысить КПД всей системы. Большее распространение получают механизмы с ретортой. Огненная чаша показала свою проблемность при сбоях. При этом происходил засор самой чаши и требовалась частая чистка. В ретортных горелках сгорание пеллет и пиролизного газа происходит в самой горелке.
Гравитационная
Гравитационное устройство подачи пеллетного механизма значительно проще в обращении. Также такой прибор способен функционировать без электричества. Суть заключается в том, что пеллеты ссыпаются под собственным весом. Отечественными производителями таких горелок являются Пеллетрон и Бегемот. Запустить изделие от Пеллетрона и Бегемота можно простой регулировкой заслонки подачи и регулятором тяги на дымоходе. Но недостатками горелок от Бегемота и Пеллетрона является большая вероятность возгорания пеллет, которые находятся в бункере. Это связано с тем, что сам бункер закреплен на отверстии, через которое осуществляется подача пеллет в горелку. КПД у таких пеллетных изделий меньше, чем у тех, что имеют принудительную подачу.
Чтобы решить вопрос пожароопасности, производители стараются ставить на такие пеллетные приборы специальные термические заслонки. Если пламя вырывается из очага и движется в сторону бункера с пеллетами, тогда от нагрева срабатывает специальный шлюз, который просто перекрывает коридор движения. Другим интересным методом защиты является двойной колосник. Он представляет собой несложный механизм. Верхняя его часть подходит к бункеру и берет требуемое количество пеллет. После этого она смещается в зону горения с пеллетами. Вторая часть в этот момент сбрасывает золу в приемник, откуда ее можно чистить.
