Самодельный пиролизный котел
Самодельный пиролизный котёл: чертежи, расчёт, наладка, видео
Пиролизные котлы давно завоевали популярность у владельцев частных домов — по значению КПД они приближаются к газовому оборудованию, при этом могут быть установлены даже в любом доме и не зависят от наличия газа и электричества. Пиролизный котел можно сделать самостоятельно, сэкономив немало денег.
Отличия и преимущества
В обычных дровяных котлах и печах с водяным отоплением древесина сгорает довольно быстро, и одной загрузки дров хватает на 3-4 часа. Отопительное оборудование при этом требует постоянного внимания, ведь если огонь в топке потухнет, то теплоноситель остынет, и в доме станет холодно. Эта особенность твердотопливных котлов часто вынуждает домовладельцев устанавливать дополнительный электрообогрев или устанавливать котел длительного горения.
Котлы пиролизного типа, отличаются длительным временем работы на одной загрузке. Они могут использовать в качестве топлива дрова или пеллеты — прессованные отходы деревообработки. Длительность работы таких моделей обусловлена особым режимом работы, основанном на пиролизе.
Видео: принцип работы котла
Пиролиз — что это такое, и как его используют в котлах
Процесс горения древесины достаточно сложен. Она состоит из волокон целлюлозы, скрепленных связующим веществом — лизином. При нагреве эти связи разрушаются, и начинается выделение газа, а древесные волокна начинают темнеть и обугливаться. Газ, называемый пиролизным, содержит горючие элементы, в том числе водород. Нагреваясь от горячей поверхности тлеющего полена, он воспламеняется и образует яркий огонь.
Повышенное содержание кислорода в зоне горения увеличивает размер пламени. Это можно заметить при открывании топочной дверки — дрова сразу начинают гореть ярче. Сгорание пиролизных газов сопровождается активным выделением тепла, от чего тление дров усиливается, и очень скоро они сгорают до углей. Пламя при этом может достигать высоты более метра, при этом греется не только печь, но и дымоход, а горячие, не до конца прогоревшие газы с высоким содержанием сажи выходят в трубу.
Конструкция пиролизного котла позволяет сжигать дымовые газы в отдельной зоне дожига. При этом дрова в зоне газогенерации тлеют долго и равномерно, с постоянной температурой. Чтобы избежать активного горения топлива, поступление воздуха в загрузочную камеру ограничивают с помощью заслонки. К зоне дожигания газов воздух, напротив, нагнетают, иногда с помощью вентилятора, но чаще — с использованием естественной тяги.
Конструкция
Внешне котел пиролизного типа не сильно отличается от твердотопливного аналога. В корпусе из стали или чугуна расположена топка, оснащенная дверкой или люком для загрузки топлива. Топка может быть разделена на камеры газогенерации и дожига с помощью перегородок, но иногда деление условное, и процессы происходят в разных зонах топки.
Для чистки от золы в нижней части камеры загрузки топлива расположен колосник, а ниже — зольник с дверцей или ящиком для сбора золы. Отдельной дверцей для прочистки оснащается также зона дожига, так как в ней часто образуется сажа, и требуется ее прочистка.
Рядом с топкой расположен теплообменник, по которому циркулирует выбранный для системы отопления теплоноситель: антифриз, тосол или специально подготовленная вода. Он оснащен двумя штуцерами для подключения труб отопительного контура.
Для отвода дыма предназначен подключаемый к дымоходу патрубок, подсоединенный к топке в зоне дожига. Он может быть оснащен датчиками температуры и шибером для регулирования тяги.
Уровень автоматизации котла зависит от модели, при этом стоит отметить, что котлы с регулированием процесса горения энергозависимы, их установка возможна только при наличии бесперебойного электроснабжения.Видео: конструкция пиролизного котла
Достоинства и недостатки
- Несомненное преимущество, благодаря которому пиролизные котлы по удобству использования приближаются к газовым — это эффективность и высокий КПД. Но этим перечень достоинств котла не ограничивается, их отличают также:
- длительная работа на одной загрузке топливника — до 48 часов в мощных моделях, до 18 часов — в бытовых;
- доступность и разнообразие потребляемого топлива — пиролизные котлы могут работать также на пеллетах, брикетах, стружке и обрезках досок, а некоторые модели даже на опиле;
- котлы имеют компактные размеры, для их установки достаточно небольшого отдельного помещения;
- температура дыма на выходе из котла невысока, максимум 200 градусов в режиме растопки, что позволяет использовать недорогой и удобный в сборке металлический сэндвич-дымоход;
- дым содержит незначительное количество сажи, не загрязняет атмосферу и кровельное покрытие;
- современные модели оснащены автоматическим регулятором тяги, позволяющим установить режим отопления и не тратить время на регулирование режима;
- срок использования котла — от 15 лет.
Недостатки котлов пиролизного типа:
- требовательны к влажности используемой древесины, она не должна превышать 20 процентов;
- требуют правильного монтажа отопительного контура, о чем будет рассказано ниже;
- покупные котлы, особенно чугунные модели, довольно дорогие, по цене сравнимы с газовым оборудованием.
Как можно заметить, все недостатки пиролизных котлов устранимы за счет правильной эксплуатации. А уменьшить стоимость отопительного оборудования можно, сделав самодельный котел — это вполне реально, если провести расчет тепловой мощности, а также найти готовые чертежи или сделать их своими руками по эскизам опробованных моделей.
Чертежи и описание
Предлагаемый для сборки самодельный котел, представленный на чертеже, выполнен своими руками по типу пиролизного котла верхнего горения с принудительным наддувом воздуха в камеру сгорания.
Принцип его действия таков:
- в топливник через дверку, расположенную в верхней части корпуса, закладывают разовую порцию топлива и разжигают их сверху;
- вентилятор-дымосос, установленный в верхней части корпуса, направляет выделяющийся при горении дым в камеру дожигания;
- там происходит окончательное догорание газов и содержащихся в них горючих включений;
- дым отводится через дымовой патрубок, расположенный в задней части котла, в дымоход;
- зола, образующаяся при топке, через колосниковую решетку попадает в зольник, который находится ниже топочной камеры;
- топку окружает водяная рубашка, играющая роль теплообменника и термоизоляции стенок котла;
- вода в теплообменник поступает через нижний штуцер, расположенный в задней части котла, а отводится в систему — через верхний;
- на верхней плоскости котла расположен контроллер, позволяющий регулировать режим, а внутри теплообменника — температурный датчик.
На чертеже представлены размеры котла и обозначения его конструктивных частей. Часть размеров обозначена буквенным кодом — их уточняют по таблице и выбирают по желаемой мощности котла. Эти размеры определены тепловым расчетом, от них зависит правильная и бесперебойная его работа.
Материалы и инструмент, необходимые для сборки
- Корпус котла делают своими руками из листовой стали и металлических труб с помощью сварки. Поэтому перед его изготовлением необходимо подготовить:
- сварочный инвертор, электроды;
- болгарка с отрезными и шлифовальными кругами;
- дрель с набором сверл по металлу;
- электролобзик.
Материалы и их примерное количество:
- 3 листа стали стандартного размера 1250х2500 мм, толщина 4-5 мм, лучше холодный прокат — его меньше ведет при скачках температуры;
- 2 листа оцинкованной стали 1250х2500 мм, толщина 1,5-2 мм;
- металлическая труба Ø32 мм, толщина стенок 3,2 мм;
- металлические трубы Ø57 мм, толщина стенок 3,5 мм;
- металлическая труба Ø159 мм, толщина стенок 4,5 м, общая длина 0,5 м;
- профильная труба двух сортотипов: 60х30х2 и 80х40х2;
- фурнитуру для дверок — ручки, задвижки;
- метизы;
- шамотный кирпич для футеровки топки;
- асбестовый шнур для термоизоляции дверцы.
Точное количество материала необходимо уточнить по рабочим чертежам. Кроме этого, необходимо подготовить дымосос — вентилятор необходимой мощности, термодатчик, контроллер и источник бесперебойного питания на ~220 В. Мощность вентилятора определяется с помощью расчета.
Для уменьшения веса котла для внешних стенок теплообменника можно взять сталь толщиной 2 мм. Они нагреваются меньше, чем до 100 градусов, поэтому не подвержены деформации.Технология сборки
- Последовательность операций может быть различной, но опыт мастеров показывает, что сборку котла своими руками лучше проводить так:
- По приведенному базовому чертежу выполняют рабочий, с размерами, уточненными по таблице и расчету.
- Из листов металла и труб болгаркой вырезают заготовки для сборки агрегата. Отверстия для труб и штуцеров выполняют с помощью дрели и электролобзика или плазмореза — второй вариант предпочтительнее, так как позволяет сделать идеально ровный срез.
- Сваривают топочную камеру из металла 4-5 мм толщиной. Вваривают перегородку, образующую дымооборот в задней части топки. Между загрузочной камерой и зоной дожига из уголка или стальной полосы делают опору для колосника. Колосник лучше устанавливать чугунный — он прослужит дольше, а при деформации или прогорании можно легко его снять и заменить.
- К камере в верхней его части приваривают дымовой патрубок и трубу с заслонкой для подачи воздуха. На выходе предусматривают посадочные места для дымососа.
- Выполняют проемы для дверок топочной и зольной камеры из обрезков металла.
- Наваривают перемычки, которые будут соединять внутреннюю и внешнюю стенки теплообменника и компенсировать перепады давления. Их можно сделать из стальной полосы. Перемычки должны располагаться вертикально, чтобы не мешать естественной циркуляции теплоносителя.
- Постепенно приваривают внешние стенки теплобменника, соединяя их с перемычками. В отверстия на задней стенке котла приваривают штуцера для подачи воды в систему.
- Делают из листового металла дверцы. Их выполняют двойными со слоем теплоизоляции — асбестовой тканью. Дверки крепят к котлу на петли или продумывают другой тип крепления.
- Топку в зоне дожига футеруют шамотным кирпичом в четверть кирпича на жаропрочный раствор.
- К котлу приваривают или крепят на болты регулируемые ножки, позволяющие выставить его строго горизонтально.
- Корпус шлифуют, удаляют окалину, после чего своими руками покрывают его жаропрочной краской из баллона.
- Устанавливают дымосос между дымовым патрубком и дымоходом, подключают его к сети.
- На верхней части котла устанавливают контроллер, а датчик размещают в теплообменнике рядом с выходным штуцером.
На этом сборка котла закончена, и можно подключать его к системе отопления и приступать к наладке.
Подключение котла к отопительному контуру
Котлы длительного горения, сделанные своими руками, могут работать в системах с естественной или принудительной циркуляцией — их конструкция достаточно надежна. Системы с естественной циркуляцией монтируются с соблюдением угла наклона труб, с принудительной — с подключением циркуляционного насоса нужной мощности, которая определяется расчетом.
Из-за склонности к низкотемпературной коррозии теплообменника рекомендуется обязательно контролировать температуру воды на входном штуцере. Она не должна опускаться ниже 60 градусов Цельсия. Для того, чтобы поддержать ее в этих пределах, между прямой и обратной трубой делают перемычку, с помощью которой обратку разбавляют горячей водой до нужной температуры.
Наладка и включение
Перед включением котла в работу необходимо заполнить систему теплоносителем. Наладка заключается в выборе режима подачи воздуха в камеру дожига, тем самым регулируется интенсивность горения газов и температура в топке.
Косвенно можно определить оптимальность режима работы по дыму, выходящему из трубы: если он не имеет резкого запаха и серого оттенка, значит, топливо сгорает полностью, и режим выбран правильно.Первые несколько дней самодельный котел работает в режиме тестирования. В это время лучше не оставлять его без присмотра и использовать только качественное топливо, а камеру загружать на 2/3 загрузки. После тестирования котел можно запускать на полную мощность и наслаждаться теплом в доме.
Создаем пиролизный котел для отопления своими руками
Обогрев домов твердым топливом – это актуальная задача для многих людей. Несмотря на то что программа газификации стартовала много-много лет назад, сегодня она считается невыполненной. Не будем разбираться в причинах, но сегодня во многих населенных пунктах до сих пор нет газа. Стремясь обогреть свое жилье и не потратить на это целое состояние, люди нередко создают самодельное отопительное оборудование.
Соорудив пиролизный котел своими руками, можно рассчитывать на качественный обогрев и экономию твердого топлива.
В этом обзоре мы рассмотрим:
- Особенности пиролизного отопления;
- Конструкционные особенности пиролизных котлов;
- Достоинства и недостатки самодельного оборудования;
- Пошаговые инструкции по сборке.
Следует отметить, что изготовить пиролизный котел своими руками достаточно сложно – для этого необходимы не только инструменты, но и знания в области обработки металла.
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.
Прежде чем мы рассмотрим, как сделать пиролизный котел своими руками, следует рассмотреть плюсы и минусы конструкции. Нельзя сказать, что самоделки чем-то плохи, но и до идеалов им далековато. Но в целом они имеют полное право на существование. Для начала рассмотрим их положительные черты:
- Низкая себестоимость – нужно приобрести железо и трубы, а инструмент у работящего человека есть всегда. При наличии халявного железа можно собрать пиролизный котел своими руками почти бесплатно, потратившись на сварочные электроды и отрезные круги для болгарки;
- Экономия на топливе – если агрегат будет собран правильно, он будет давать солидное количество тепла, эффективно разлагая древесину на кокс, уголь, золу и горючие газы;
- Возможность регулировки интенсивности горения и температуры в отопительном контуре – для этого придется приобрести управляющую электронику;
- Эффективный обогрев домов большой площади – ничто не мешает изготовить своими руками пиролизный котел довольно высокой мощности, до 25-35 кВт. Такая мощность позволит обогреть площадь до 200-300 кв. м.
Есть и недостатки:
Чистка котла от продуктов горения - процесс несложный, но рутинный и требующий постоянного внимания.
- Трудно добиться того КПД, что присущ пиролизным котлам заводского производства. Но если тщательно следовать схеме изготовления и не допускать вольностей, получится отличный эффективный агрегат;
- Сложность расчетов – многие люди изготавливают самодельные пиролизные котлы на дровах длительного горения по собственным схемам. Но для этого нужны определенные знания, которые есть не у всех;
- Внушительные размеры оборудования – агрегат мощностью 25-30 кВт получается весьма солидным и тяжелым;
- Для установки оборудования необходимо отдельное помещение – учитывая громоздкость, можно смонтировать его в подвале дома.
Недостатки не самые страшные, поэтому с ними можно мириться.
Самым главным недостатком является несколько страшноватый вид пиролизного котла, собранного своими руками. Поэтому мы советуем вам проявить аккуратность, чтобы аппарат получился более симпатичным. В заключение всего вы сможете окрасить его огнеупорной краской.
Как собрать пиролизный котел своими руками, чертежи и принцип работы, необходимое оборудование и инструменты – всю эту информацию вы найдете в нашем обзоре. О принципе действия мы рассказали подробнее, чем в самом простом учебнике по физике. Осталось разработать руководство по его сборке – об этом будет рассказано далее.
Мы рекомендуем использовать чертежи, приложенные к данной статье. В них вы найдете схемы раскроя листового металла, сможете ознакомиться с технологией сборки. Для просмотра схем необходимо воспользоваться программой DWG True View. Это самые подробные чертежи пиролизного котла, которые трудно найти в интернете, да еще и бесплатно.
Схема одного из вариантов пиролизного котла. В представленном в конце статьи архиве будет еще несколько вариаций внешнего вида.
Воспользуйтесь данными чертежами, и вы сможете собрать отличный пиролизный котел своими руками.
Также вы можете воспользоваться схемами от специалистов – средняя стоимость таких чертежей составляет около 30-50 долларов США. Все остальные схемы в сети носят лишь схематический характер.
Приступаем к сбору материалов и инструментов – лучше подготовить все заранее, чтобы потом не искать лишние отрезные круги или затерявшуюся в гараже дрель. Так вы сможете собрать пиролизный котел своими руками максимально быстро. Из материалов нам понадобятся:
Центробежный вентилятор обеспечит поступление первичного и вторичного воздуха в камеры котла.
- Листовое железо толщиной 4-5 мм – оно необходимо для сборки всех элементов нашего отопительного агрегата;
- Огнеупорный (шамотный) кирпич – 23 шт. (необходим для футеровки камеры дожигания);
- Металлическая труба диаметром 76 мм – из нее набирается теплообменник;
- Труба диаметром 159 мм – это будет отвод дымохода;
- Набор профильных труб;
- Металлическая труба диаметром 32 мм – 1 метр;
- Дутьевой вентилятор и автоматика для управления тягой с температурным датчиком (все это приобретается в магазине);
- Болты, шайбы и гайки;
- Термометр;
- Группа безопасности;
- Металлические прутья;
- Металлические уголки и многое другое.
Полный список материалов указан в приложенном архиве.
Также понадобятся инструменты – сварочный аппарат с подходящими электродами, болгарка с отрезными и шлифовальными кругами.
Согласно представленной выше схеме, наш пиролизный котел, собираемый своими руками, будет состоять из следующих частей:
Не считая вентилятора, подобный контроллер - единственная электронная вещь во всем агрегате. Экономить на ней категорически не рекомендуется.
- Электронный контроллер, управляющий вентилятором для котла;
- Дверца для загрузки дров (можно сделать самому или приобрести готовую);
- Дверца зольника;
- Дутьевой вентилятор (приобретается в магазине, создает тягу и вытягивает продукты пиролиза в камеру дожигания).
Из элементов управления – непосредственно контроллер и ручки для открывания/закрывания дверок.
Сборка пиролизного котла своими руками начинается с раскроя металлических листов – для этого предусмотрены соответствующие схемы раскроя. Воспользовавшись ими, вы сможете оперативно разрезать металл на несколько частей. Для этого используется самая обыкновенная болгарка с отрезными кругами. Если есть возможность, для этих целей можно задействовать плазморез – специальный аппарат для исключительно точной и аккуратной резки металла.
Несмотря на кажущуюся сложность, принцип работы пиролизного котла очень прост, но невероятно эффективен.
Следующий этап – теоретический. Необходимо посмотреть на схему сборки, разложить отдельные части на рабочей территории и убедиться, что вы понимаете, как и из чего будет состоять наш пиролизный котел, собираемый своими руками. Если вы не можете сложить в уме схему, то у вас ничего не получится – вы должны представить себе, как стоят те или иные инструменты, как собирается теплообменник, как течет внутри теплоноситель. Как только вы поймете конструкцию котла, можете приступать к его сборке.
На первом этапе собираем камеру сгорания и камеру дожигания, используя для этого раскроенные металлические листы. Обратите внимание, что все швы должны быть надежными и герметичными. Если у вас нет опыта работы с электросваркой, пригласите опытного специалиста. В процессе сборки камеры сгорания уделите внимание воздушным каналам и их правильному расположению – они изготавливаются из профильной трубы. В камеру дожигания проводится трубка для подачи вторичного воздуха.
Камера дожигания подвергается футеровке шамотным кирпичом – это увеличит надежность пиролизного котла, собираемого своими руками. При необходимости, обточите кирпичи с помощью болгарки.
Следующий этап – сооружение теплообменника. Он выполнен по жаротрубной схеме – это множество металлических труб, сквозь которые пропускается раскаленные продукты сгорания. Они передают полученное тепло теплоносителю, который омывает их и отправляется в отопительную систему. Трубы привариваются к двум металлическим листам и обвариваются с двух сторон – этот узел будет испытывать термическую нагрузку, поэтому он должен быть максимально прочным. Далее теплообменник приваривается к камерам.
На следующем этапе готовим дверки зольника и загрузочной камеры. Их можно приобрести уже готовыми или сделать самостоятельно. Также привариваем трубу дымохода, которая начинается от теплообменника. В заключение собираем и обвариваем металлический кожух нашего пиролизного котла. Далее производится проверка его герметичности –для этого агрегат наполняется водой и закупоривается, в дальнейшем течи завариваются.
Последний этап – покраска котла и установка дверок. Покраска выполняется жаропрочной краской, но перед этим металл необходимо отшлифовать и покрыть грунтовкой. Также устанавливаем дверки, оснащаем их ручками. Изготовление пиролизного котла своими руками почти закончено, осталось лишь провести предварительное испытание.
Температура пламени в камере сгорания пиролизных газов около 1 000 градусов.
Не спешите устанавливать собранный своими руками пиролизный котел на штатное место – необходимо провести его тестирование. Для этого монтируем термометр, заполняем котел котловой водой, закладываем в топку дрова и поджигаем их. Включением дутьевого вентилятора создаем тягу, ждем, пока дрова хорошо разгорятся. Теперь можно запустить пиролиз – как мы помним, для этого необходимо ограничить подачу кислорода.
Закрываем дверки топки и зольника, закрываем дроссельную заслонку (ограничивает подачу воздуха, используемого для первоначального розжига дерева) – поленья перейдут из фазы горения в фазу тления. А так как у нас работает дутьевой вентилятор, то он вытянет продукты сгорания в камеру дожигания, где произойдет воспламенение продуктов пиролиза. Далее нам остается лишь контролировать температуру в котле – как только она достигнет точки кипения, пиролиз следует остановить. Для этого выключаем вентилятор, открываем камеру сгорания и выгребаем из нее горящие дрова.
Также существуют рекомендации по проверке пиролизных котлов, собранных своими руками, с помощью опрессовочного насоса – для этого заполняем агрегат водой, герметизируем одну из труб, подключаем к другой насос, и доводим давление до 3 атм., проверяя герметичность всей конструкции.
На следующем этапе необходимо провести установку оборудования на штатное место. Помните, что собранный своими руками пиролизный котел обладает просто адским весом – не вздумайте двигать его самостоятельно. Возьмите в помощники 3-4 человека и затащите остывший агрегат в помещение, выделенное под котельную. Далее проводим следующие работы:
- Выводим дымоход наружу и подключаем его к пиролизному котлу;
- Подключаем отопительную систему к котлу;
- Устанавливаем группу безопасности и проверяем герметичность системы;
- Проводим в помещение электрическую розетку;
- Устанавливаем котловую автоматику и подключаем к ней дутьевой вентилятор.
Теперь можно приступать к тестированию системы – делается это по аналогии с вышеуказанной инструкцией. Настройка пиролизного котла сводится к установке оптимальной температуры теплоносителя. Подробную информацию по этому вопросу можно получить в инструкции к используемому вами управляющему контроллеру.
Футеровка шамотным кирпичом позволяет соблюдать требуемый температурный режим и защищает металл.
Контроллер работает следующим образом – с помощью температурного датчика он контролирует температуру теплоносителя на выходе из пиролизного котла. Как только температура достигнет заданного уровня, электроника остановит работу вентилятора. Горение горючих газов замедлится и практически полностью остановится – дрова не погаснут, они будут просто медленно тлеть. Как только температура в контуре упадет, вентилятор включится, а горение в пиролизной камере возобновится.
Своими собственными руками вы сможете изготовить не только металлический самодельный пиролизный котел, но и кирпичный – это актуально для тех, у кого в распоряжении есть достаточное количество свободного места. Схему можно поискать в интернете, заказать у специалистов или попробовать скомпоновать самостоятельно, используя специальный софт. Преимущества кирпичного пиролизного котла, изготовленного своими руками:
- Может использоваться как самостоятельный источник тепла;
- Длительное сохранение температуры;
- Более прочная и долговечная конструкция;
- Стойкость к температурным перегрузкам.
Недостатком является лишь громоздкость такого агрегата.
Собранный своими руками пиролизный котел необходимо установить на небольшом фундаменте – соберите его из кирпича или соорудите бетонную стяжку. Рекомендуемая толщина – около 10 см. Установив аппарат на подготовленном месте, удостоверьтесь, что он не качается и стоит достаточно устойчиво. Только после этого приступайте к дальнейшим операциям.
Для обеспечения пожарной безопасности постелите перед котлом (с той стороны, где располагается дверца камеры сгорания) металлический лист. Если из топки выпадут горящие угольки или дрова (случается всякое), лист не даст огню распространиться. Следует отметить, что это достаточно распространенное требование для всех твердотопливных котлов и прочих агрегатов, вроде каминов и печей-каминов.
Плазменная резка металла - самая точная и филигранная, но доступ к такому оборудованию есть не у всех. Однако, обычный сварочный аппарат справится с той же задачей ничуть не хуже.
Отдельное внимание уделяется расстоянию между пиролизным котлом, собранным своими руками, и стенками – оно должно составлять не менее двух метров. Также следует обеспечить хорошую вентиляцию помещения, так как отопительное оборудование довольно интенсивно сжигает кислород – нужно обеспечить его приток. Для этого достаточно сделать вентиляционную отдушину.
Изготавливая пиролизный котел своими руками, не экономьте на металле. Помните, что металл толщиной 4-5 мм прослужит значительно дольше, чем металл толщиной всего 3 мм. Если камеры дожигания или сгорания прогорят, вам придется провести довольно сложный комплекс ремонтных работ – пиролизный котел нужно будет разрезать, заменить прогоревшие детали, после чего сварить его обратно и испытать.
Рекомендации по эксплуатации:
- Не используйте в изготовленном своими руками пиролизном котле сырые дрова – они плохо воспламеняются, с трудом прогорают и неохотно отдают продукты пиролиза. Оптимальное содержание влаги в древесине – не более 15-20%. Приобретая сухие дрова, выделите место под их хранение – сюда не должны попадать атмосферные осадки;
- Обязательно используйте автоматику и группу безопасности – это поможет предотвратить выход пиролизного котла из строя. Помните, что собранные своими руками отопительные агрегаты нуждаются в особенном контроле;
- Перед началом каждого отопительного сезона проверяйте котел и отопительную систему на герметичность. Также нужно проверять проходимость дымохода – его чистка осуществляется раз в 4-5 лет;
- Не делайте слишком большой запас по мощности – собранный своими руками пиролизный котел повышенной мощности не сможет обеспечить нужный КПД и будет сжигать топливо зря. Если нужен очень мощный агрегат, присмотритесь в сторону заводских моделей.
Следуя этим рекомендациям, вы сможете обеспечить свой дом теплом, не затрачивая много денег на электроэнергию и обходясь без газа. Среднее потребление электроэнергии пиролизным котлом, собранным своими руками, составляет 80-120 Вт/час (при работающем вентиляторе).
Все схемы и подробные чертежи, упомянутые в статье, Вы можете скачать по этой ссылке.
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
Как сделать котел пиролизного горения — видео уроки
На значительной территории России дрова по-прежнему самый доступный вид топлива и многие отапливаются дровяными котлами. Все бы ничего, но в обычных твердотопливных котлах закладка прогорает за 2-3 часа, что совсем неудобно — дом надолго не оставишь. Есть котлы длительного горения. В них одна закладка дров может гореть до 8-10 часов, но стоят они солидных денег. Однако, как обычно, выход есть — сделать пиролизный котел своими руками. Не сказать, что это простая работа — навыки сварки должны быть на высоком уровне, да и материалы стоят немало. Тем не менее, самодельных пиролизников много.
Принцип работы пиролизного котла
Применительно к отопительным котлам пиролизом называется горение топлива при недостаточном количестве кислорода. При этом топливо выделяет большое количество газов, практически все из них горючие. Эти газы направляются в специальную камеру сгорания и дожига, куда подается вторичный воздух. Газовоздушная смесь вспыхивает, выделяя большое количество тепла. Тепловой энергии выделяется намного больше, чем можно извлечь при обычном горении дров или угля. Дело в том, что многие из образовавшихся при горении топлива летучих веществ, имеют очень высокую температуру сгорания. В результате, из того же количества топлива, пиролизные котлы извлекают больше тепла.
Из-за особенностей процесса горения (выделения большого количества газов) такие установки называют еще газогенераторными котлами.
Конструктивная особенность пиролизных котлов — топка, состоящая из двух камер. В одну закладывается топливо (часто это верхняя часть топки), в ней же происходит выделение газов, и потому эта часть называется камерой газогенарации. Через неширокую горловину газы попадают во вторую камеру — дожига. Тут перемешиваются с вторичным воздухом, вспыхивают и сгорают практически без остатка.
Пиролизный котел с нижней камерой дожига
В среднем КПД пиролизников — выше 85%. Есть модели, способные выдавать 92% и даже немного больше. Но данные показатели возможны только и исключительно при использовании сухого топлива. Его влажность должна быть 5-8%. При 40% содержании влаги горение может полностью затухнуть, а при 20% просто буде неэффективным. И это — один из главных недостатков этой технологии: дрова и уголь приходится предварительно сушить, например, сделав площадку возле дымовой трубы. Просто дрова, просушенные в дровнике не пойдут, как и уголь, взятый из кучи на улице.
В видео продемонстрирован котел, в котором камера дожига находится вверху. Хотя котлы такого типа имеют более простое строение (образовавшиеся газы сами поднимаются вверх), самодельщики предпочитают камеру с нижним располодением камеры дожига (как на фото выше).
Если вы собираетесь делать пиролизный котел своими руками, вам надо четко представлять не только механизм и принцип его работы, но и учитывать все неприятные моменты, которыми данные агрегаты обладают. В первую очередь необходимо сказать о том, что практически все пиролизные газы ядовиты. То есть, агрегат должен быть полностью герметичным, сварные швы должны быть высшего качества.
Кроме того, для обеспечения безопасности необходима система контроля за процессом горения (датчики температуры, дыма, наличия тяги) и автоматика, которая в зависимости от показаний датчиков регулирует процессы горения. Если самодельный пиролизный котел собираетесь делать на естественной тяге, автоматика может быть простейшей — энергонезависимой. При наличии вентилятора наддува для подачи воздуха в току, нужны уже более серьезные (и дорогие) устройства, а они питаются от сети 220 В. Работа котла такого типа без автоматики опасна, потому необходим источник бесперебойного питания, который обеспечит работу вентилятора и автоматики на 10-12 часов — время прогорания закладки.
Примерная компоновка пиролизного котла
Второй момент. В некоторых моделях пиролизников температура в активной фазе достигает 1000°C и выше. Обычная конструкционная сталь при таких условиях быстро прогорит. Чтобы котел существовал долго, необходима жаростойкая сталь и внутренняя футеровка самых термонагруженных частей. Если пиролизный котел делают своими руками, футеровку чаще всего делают из шамотного кирпича. В рабочей фазе шамот разогревается до малинового свечения и становится очень хрупким. Если, вдруг, вам придется в это время орудовать в печи, будьте аккуратны — повредить футеровку в данный момент легко, а ремонтировать — долго и сложно.
Сколько будут стоить материалы и запчасти
Сколько точно будет стоить пиролизный котел, сделанный своими руками, зависит от требуемой мощности и выбранной конструкции. Однако, если покупать жаростойкую сталь, колосники, делать футеровку, ставить автоматику (пусть и недорогую), сумма набегает 850-1200$. Это затраты на материалы и компоненты, но с самостоятельной сваркой. Они озвучены теми, кто уже пиролизник сварил и использует. Если за сварку придется платить, то расходы надо удвоить.
Как видим, в случае владения сваркой, экономия есть, но далеко не самая большая. Можно найти готовые варианты твердотопливный пиролизных котлов за 1500$. Хотя, как известно, дешевый товар имеет низкую цену не просто так. На чем-то там сэкономили. И даже можно предположить на чем: на футеровке. Именно секреты предохранения стенок топки от перегорания берегут производители больше всего, и тратят на исследования в этой области большие деньги. Потому качественное оборудование и стоит больших денег.
