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:
- Специальная камера сгорания для сжигания древесного газа.
- Сконструировать топку так, чтобы в ней мог произойти качественный пиролиз.
Габариты топочной камеры должны соответствовать размерам предполагаемого к использованию топлива. В этом качестве применяют, как правило, колотые или целые поленья 40*20 см, брикеты 30*3 см, пеллеты 25*5 см, а также опилки. Поэтому при конструировании подобных устройств своими руками, необходимо учитывать размеры используемого топлива.
При этом, согласно Руководству по эксплуатации, влажность топлива не должна превышать 45%. Чем меньше влажность, тем более эффективен котел и тем дольше не будет нуждаться в ремонте. Так порция дров 22% влажности при сгорании выдает 4 кВт-ч тепла, а древесина с 50% влажностью – только 2 кВт-ч. Помимо этого, повышенное содержание влаги увеличивает расход топлива.
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:
- При горении газовых соединений копоть не появляется, а золы выходит крайне мало, благодаря этому очищать этот прибор можно очень редко.
- Газогенератор поддерживает необходимую температуру значительно длительнее, чем обыкновенные агрегаты для сгорания древесины.
- У котла с функцией пиролиза КПД намного больше, чем у классических твердотопливных устройств.
- Топочная камера пиролизного изделия сконструирована так, что дрова в загрузочную камеру достаточно поместить всего один раз, чтобы хватило обогрева жилья в течении 24 часов.
- 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.
- Мощность газогенератора можно настраивать в очень широком диапазоне (от 25% до 100%).
- 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).
- Листовая сталь (5 мм) – для изготовления камеры сжигания и газифицирующей камеры.
- Листовая сталь (4 мм) – для внешней обшивки. Общий метраж стальных листов – 8-10 кв.м.
- Труба для теплообменников: длина – около 10 м, диаметр – 57 мм, толщина стенки – 4,5 мм.
- Труба для борова: длина – 0,5 м, диаметр – 159 мм, толщина стенки – 4,5 мм.
- Огнеупорный шамотный кирпич – 20-25 шт.
- Профильная труба 60?30х2 и 80?40х2 по 2 метра.
- Труба длиною 2 м, диаметром 32 мм, толщиною стенки – 4,5 мм.
- Стальная полоса 30?4 мм- 2 м.
- Круги отрезные 230 мм, 125 мм – по 10 шт.
- Электроды – 5 пачек.
- Шлифовальные круги 125 мм – 5 шт.
- Центробежный дутьевой вентилятор.
- Датчик температуры.
Пошаговое изготовление пиролизного газогенератора
Основные этапы сборки агрегата своими руками:
- Листы металла лучше сразу порезать на металлобазе. Так разрез получится ровным.
- При помощи сварочного аппарата сварите камеры сжигания и газифицирования.
- После создания каркаса камер приварите воздуховоды и заднюю стенку в отсеке газификации. Под дымоходный канал прорежьте отверстие в задней стенке.
- Введите трубу подачи вторичного воздуха в камеру сжигания. Труба связывается с фасадом котла с помощью профильной трубы размером 20?20 мм.
- Сборка теплообменника. Газовым резаком выжгите на заготовленной пластине отверстия диаметром 57 см под трубы.
- Нарежьте трубы теплообменника, насадите на опорные пластины и прихватите в нескольких местах сваркой. Проверьте размеры и окончательно обварите стыки.
- Теплообменник приварите к котлу. Изготовьте и установите дроссельную заслонку дымохода.
- В передней стене камеры котла сделайте отверстия для труб подачи первичного/вторичного воздуха. Переднюю стенку установите на место.
- Боров и заднюю крышку приварите в месте дроссельной заслонки. Затем зачистите все швы шлифовальным диском. Внутренний короб котла собран.
- Для крепления внешней обшивки наварите на корпус котла отрезки уголка №25.
- На раскроенном листе обшивки сделайте сквозные отверстия для крепления к корпусу котла.
- Сопоставьте отверстия с уголками и приварите таком образом, чтоб обшивка прочно скрепилась с основанием. Обшейте все стороны устройства, кроме верхней крышки. Стыки проварите и зачистите.
- Проверьте герметичности швов. Заглушите все отверстия (вход/выход/слив теплоносителя) и через верхнюю крышку наполните котел водой. Место протечки пометьте мелом.
- Заслонки отрегулируйте резьбовыми шпильками. Воздушные отверстия прикройте общим кожухом.
- Сделайте и повесьте дверцы камер котла. Дверцы должны быть отделаны чугунными пластинами или шамотным кирпичом.
- Из распиленного кирпича сделайте футеровку для нижней части камеры газификации.
- На профильную трубу воздуховода приварите фланец, закрепите центробежный вентилятор.
- Поместите турбулизаторы в каналы газохода теплообменника, чтобы улучшить теплопередачу. Прикрепите зввихрители к коромыслу.
- Проверьте герметичность котла и настройте давление в 4 бар. Для этого котел наполните водой и подключите к нему опрессировщик.
- На трубу подачи в отопительной системе установите группу безопасности котла (манометр, автоматический воздухоотводчик и аварийный клапан).
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:
- Подсоединение вентилятора к электрическому питанию и проверка его работоспособности.
- Выставление воздушных заслонок в усредненное положение.
- Поместить бумагу в камеру газификации, сверху поместить несколько сухих дровишек. Закрыть дверку камеры газификации.
- Открыть дроссельную заслонку дымоотвода, включить устройство механической вентиляции и поджечь бумагу.
- Когда горючее отлично разгорится, закрыть заслонку дымоотвода.
- Контролировать зажигание факела сгорания газа через нижнюю камеру сжигания.
- Интенсивность/цвет пламени регулируются перемещением заслонок. При правильной настройке котла пламя жёлто-белого цвета.
- 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:
- Ставить оборудование можно лищь в индивидуальном помещении не для жилья.
- Агрегат для отопления стоит поставить на бетонное или кирпичное основание с гладкой поверхностью.
- Размеры отверстия для вентиляции в сооружении обязаны быть не менее 100 кв.см.
- Котел ставить на расстоянии от стен минимум 25 см.
- Перед прибором на пол необходимо настелить металлический лист толщиной примерно 3 мм.
- 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.