Пиролизный котел длительного горения с водяным контуром своими руками

Чертеж и схема пиролизного котла тления
Если жилье не подключено к головной отопительной или магистрали газа, а обогрев электроприборами обходится очень дорого, то выходом может стать пиролизный котел тления, он же пиролизный. Такой вариант можно рассматривать при возможности заготовки дешево твёрдого топлива – дров, спрессованные опилки, брикеты, прессованные топливные гранулы и т.д.

Современные пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром по принципу действия несколько отличаются от обычных твердотопливных котлоагрегатов: их конструкция и принцип работы несколько сложнее. При этом газогенераторные приборы более экономные и проще в отношении эксплуатации, кроме того, их можно собрать своими руками. Поэтому пиролизные устройства получили популярность при отоплении помещений.

Что такое пиролизный котел?

В переводе с древнегреческого термин пиролиз означает распад огня, то есть это разложение природных соединений при воздействии огня, жара, высокой температуры. Пиролиз древесины и ее производных (опилок, стружки, бумаги) подразумевает ее разложение при нагревании до 450°C без доступа кислорода с образованием продуктов сгорания в виде газа, смолы и углей (зола).
Получается, что пиролизный котел на дровах – устройство, в котором твердое древесное топливо сгорает максимально эффективно, образуя пиролиз, то есть выделяя продукты сгорания, в том числе и газ. Поэтому пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром называют еще газогенераторными, то есть производящими газ. Стоит отметить, что такой особенностью обладают не все котлы на дровах, а только агрегаты с особой конструкцией.
Для процесса пиролиза необходимы:

1. Специальная камера сгорания для сжигания древесного газа.
2. Сконструировать топку так, чтобы в ней мог произойти качественный пиролиз.

Габариты топочной камеры должны соответствовать размерам предполагаемого к использованию топлива. В этом качестве применяют, как правило, колотые или целые поленья 40*20 см, брикеты 30*3 см, пеллеты 25*5 см, а также опилки. Поэтому при конструировании подобных устройств своими руками, необходимо учитывать размеры используемого топлива.
При этом, согласно Руководству по эксплуатации, влажность топлива не должна превышать 45%. Чем меньше влажность, тем более эффективен котел и тем дольше не будет нуждаться в ремонте. Так порция дров 22% влажности при сгорании выдает 4 кВт-ч тепла, а древесина с 50% влажностью – только 2 кВт-ч. Помимо этого, повышенное содержание влаги увеличивает расход топлива.

Конструкция и принцип работы

Газогенераторный котел на твердом топливе функционирует по принципу, основанному на выделении тепла при сжигании органики. Их конструкция имеет ряд особенностей.
Как показывают чертежи и схемы, у пиролизных устройств топочная камера разделена колосником на две части. В одном отделении, куда загружается древесина и ее производные, происходит распад топлива при сгорании, в результате чего выделяется газ. Газ поступает во второе отделение топки – камеру сгорания.
Твердое топливо находится на колоснике. Первичный воздух перемещается вниз и проходит через дрова или брикеты. Это основное отличие пиролизного прибора от остальных котлов на твердом топливе – принцип верхнего дутья.
Другая особенность заключается в повышенном аэродинамическом сопротивлении в топке, поэтому их оборудуют приборами для принудительной тяги – специальными вентиляторами или дымососами.

Выделяемый газ проходит в топку, через специализированное сопло, смешиваясь по пути с вторичными потоками воздуха, вследствие чего процесс сгорания выдаёт достаточно большую температуру – около 1200 – 1300 °С. Потом газообразные, жидкие и твердые вещества проникают в конвективную часть теплообменного аппарата, а газовые уходят через дымоотводящий канал.

Важные достоинства газогенератора

Газогенераторные отопительные твердотопливные котлы обладают рядом плюсов перед остальными твердотопливными агрегатами, которые заключаются в следующем:

1. При горении газовых соединений копоть не появляется, а золы выходит крайне мало, благодаря этому очищать этот прибор можно очень редко.
2. Газогенератор поддерживает необходимую температуру значительно длительнее, чем обыкновенные агрегаты для сгорания древесины.
3. У котла с функцией пиролиза КПД намного больше, чем у классических твердотопливных устройств.
4. Топочная камера пиролизного изделия сконструирована так, что дрова в загрузочную камеру достаточно поместить всего один раз, чтобы хватило обогрева жилья в течении 24 часов.
5. В процессе сгорания деревянный газ вступает во взаимное действие с атомарным углеродом, что при сжигании выдаёт смесь Н2О (пара) и СО2 (углекислоты) – относительно нейтральные и безопасные соединения.
6. Мощность газогенератора можно настраивать в очень широком диапазоне (от 25% до 100%).
7. В котле с пиролизом можно перерабатывать определенные виды отходов без загрязнения воздуха (РТИ, полимерные изделия).

Важно! В газообразных, жидких и твердых веществах газогенераторного котла значительно короче канцерогенных соединений и веществ которые вредны для здоровья. Этот прибор менее опасен для здоровья.
На работу газогенераторного отопительного оборудования помещения оказывают влияние множество факторов:

• температура окружающего воздуха;
• нужная температура в помещении;
• наличие утепления в здании;
• вид топлива и его влажность;
• характерности системы обогрева.

Но у газогенераторных твердотопливных котлов есть также минусы:

• необходимость электрического питания;
• требовательность к качеству топлива;
• большая стоимость;
• солидные размеры.

Данные приборы оборудованы автоматикой, а это означает нужно электрическое питание.

Как собрать собственными руками газогенераторный аппарат?

Газогенераторный котел – это современный и очень эффективный прибор для обогрева, но его стоимость значимо кусается. Наиболее простой аппарат стоит около 1 200$, а цена иностранного оборудования намного больше.
Если подобных денег нет, а пиролизника сильно хочется, то можно выбрать его изготовление у профессиональных мастеров, что даст возможность сэкономить большую сумму. Также можно создать газогенератор собственными руками, обойдется это не бесплатно, разумеется, и очень сложно, но тоже относительно дешево.
Перед самостоятельным изготовлением газогенераторного котла, необходимо хорошо изучить схему и чертеж газогенераторного котла, купить сопутствующие материалы, запастить нужными инструментами и оборудованием, а еще терпением и усердием. Важно строго следовать чертежам.
Известная схема газогенераторного котла на 40кВт:

Расшифровка чертежа: А – контролер котлового контура; B – дверца загрузки; C – дверца зольника; D – дымосос; E – муфта для датчика термического предохранителя (R ?); F – патрубок аварийной системы (предохранительный клапан монтируется в подающей магистрали при помощи тройника – есть в сборке с группой безопасности); G – подающая магистраль котлового контура; H – подвод охлажденной воды защитного теплообменника, R ?; K – подача горячей воды защитного теплообменника, R ?; L – обратная магистраль котлового контура; M – расширительный бак и патрубок опорожнения.

Внимание! Конструкцию газогенератора можно менять, однако внутренний объем должен оставаться неизменным!

Перечень инструментов и материалов

Чтобы сделать пиролизный котел своими руками, потребуются такой набор инструментов:

• сварочный аппарат;
• электродрель и набор сверл по металлу;
• болгарка;
• углошлифовальная машинка;
• плазморез или газовый резак;
• слесарные инструменты (напильник, молоток, зубила, струбницы).

1. Листовая сталь (5 мм) – для изготовления камеры сжигания и газифицирующей камеры.
2. Листовая сталь (4 мм) – для внешней обшивки. Общий метраж стальных листов – 8-10 кв.м.
3. Труба для теплообменников: длина – около 10 м, диаметр – 57 мм, толщина стенки – 4,5 мм.
4. Труба для борова: длина – 0,5 м, диаметр – 159 мм, толщина стенки – 4,5 мм.
5. Огнеупорный шамотный кирпич – 20-25 шт.
6. Профильная труба 60?30х2 и 80?40х2 по 2 метра.
7. Труба длиною 2 м, диаметром 32 мм, толщиною стенки – 4,5 мм.
8. Стальная полоса 30?4 мм- 2 м.
9. Круги отрезные 230 мм, 125 мм – по 10 шт.
10. Электроды – 5 пачек.
11. Шлифовальные круги 125 мм – 5 шт.
12. Центробежный дутьевой вентилятор.
13. Датчик температуры.

Пошаговое изготовление пиролизного газогенератора

Основные этапы сборки агрегата своими руками:

1. Листы металла лучше сразу порезать на металлобазе. Так разрез получится ровным.
2. При помощи сварочного аппарата сварите камеры сжигания и газифицирования.
3. После создания каркаса камер приварите воздуховоды и заднюю стенку в отсеке газификации. Под дымоходный канал прорежьте отверстие в задней стенке.
4. Введите трубу подачи вторичного воздуха в камеру сжигания. Труба связывается с фасадом котла с помощью профильной трубы размером 20?20 мм.
5. Сборка теплообменника. Газовым резаком выжгите на заготовленной пластине отверстия диаметром 57 см под трубы.
6. Нарежьте трубы теплообменника, насадите на опорные пластины и прихватите в нескольких местах сваркой. Проверьте размеры и окончательно обварите стыки.
7. Теплообменник приварите к котлу. Изготовьте и установите дроссельную заслонку дымохода.
8. В передней стене камеры котла сделайте отверстия для труб подачи первичного/вторичного воздуха. Переднюю стенку установите на место.
9. Боров и заднюю крышку приварите в месте дроссельной заслонки. Затем зачистите все швы шлифовальным диском. Внутренний короб котла собран.
10. Для крепления внешней обшивки наварите на корпус котла отрезки уголка №25.
11. На раскроенном листе обшивки сделайте сквозные отверстия для крепления к корпусу котла.
12. Сопоставьте отверстия с уголками и приварите таком образом, чтоб обшивка прочно скрепилась с основанием. Обшейте все стороны устройства, кроме верхней крышки. Стыки проварите и зачистите.
13. Проверьте герметичности швов. Заглушите все отверстия (вход/выход/слив теплоносителя) и через верхнюю крышку наполните котел водой. Место протечки пометьте мелом.
14. Заслонки отрегулируйте резьбовыми шпильками. Воздушные отверстия прикройте общим кожухом.
15. Сделайте и повесьте дверцы камер котла. Дверцы должны быть отделаны чугунными пластинами или шамотным кирпичом.
16. Из распиленного кирпича сделайте футеровку для нижней части камеры газификации.
17. На профильную трубу воздуховода приварите фланец, закрепите центробежный вентилятор.
18. Поместите турбулизаторы в каналы газохода теплообменника, чтобы улучшить теплопередачу. Прикрепите зввихрители к коромыслу.
19. Проверьте герметичность котла и настройте давление в 4 бар. Для этого котел наполните водой и подключите к нему опрессировщик.
20. На трубу подачи в отопительной системе установите группу безопасности котла (манометр, автоматический воздухоотводчик и аварийный клапан).

Пиролизный прибор отопления лучше оборудовать автоматикой с термодатчиками, которые будут отслеживать работу котла, осуществлять его остановку/запуск.

Как ввести котел в эксплуатацию?

Перед запуском твердотопливного агрегата на пиролизе его необходимо присоединить к дымоотводу и заполнить водой. При этом на газогенераторе обязательно должен быть установлен термостат для отслеживания температуры теплоносителя.

Ввод газогенераторной системы с гидроконтуром в эксплуатирование выполняется по следующей последовательной схеме:

1. Подсоединение вентилятора к электрическому питанию и проверка его работоспособности.
2. Выставление воздушных заслонок в усредненное положение.
3. Поместить бумагу в камеру газификации, сверху поместить несколько сухих дровишек. Закрыть дверку камеры газификации.
4. Открыть дроссельную заслонку дымоотвода, включить устройство механической вентиляции и поджечь бумагу.
5. Когда горючее отлично разгорится, закрыть заслонку дымоотвода.
6. Контролировать зажигание факела сгорания газа через нижнюю камеру сжигания.
7. Интенсивность/цвет пламени регулируются перемещением заслонок. При правильной настройке котла пламя жёлто-белого цвета.
8. Засечь, через какое время тепловой носитель в котле закипит. Когда будет достигнута температура +100°С, вентилятор выключить. Факел погаснет, а тепловой носитель начнет понемногу остывать.

Так происходит ввод прибора в эксплуатирование и проверка его работоспособности.

Выполнение правил техники безопасности

При установке пирозлизного газогенератора, нужно неукоснительно выполнять требования пожарной безопасности:

1. Ставить оборудование можно лищь в индивидуальном помещении не для жилья.
2. Агрегат для отопления стоит поставить на бетонное или кирпичное основание с гладкой поверхностью.
3. Размеры отверстия для вентиляции в сооружении обязаны быть не менее 100 кв.см.
4. Котел ставить на расстоянии от стен минимум 25 см.
5. Перед прибором на пол необходимо настелить металлический лист толщиной примерно 3 мм.
6. Дымотвод в первую очередь необходимо изолировать теплоизолятором.

Это обычные, но очень основные правила техники безопасности, которым необходимо четко следовать, во избежание малоприятных и даже травматических ситуаций.
Аналогичным образом, мы выяснили, что пиролизный котел тления – это очень эффективное оборудование для обогрева помещений, но его цена не всем по карману. Подходить к решению изготовления газогенератора собственными руками необходимо здраво и взвешенно. Во время сборки и вводе конструкции в эксплуатирование строго следуйте чертежам и правилам.