Пиролизный котел своими руками: устройство, схемы, принцип работы

Принцип действия пиролизных котлов

Котлы систем обогрева, где в качестве топлива используются твёрдые горючие материалы, помимо классики, относятся также к пиролизным конструкциям. Обычно их называют газогенераторными котлами.

Чтобы лучше понять принцип работы домашнего пиролизного котла, логично внимательно рассмотреть устройство такой техники. Начнём с особенностей топки как основной части нагревательной конструкции. По сути, рабочая область топливной камеры пиролизных котлов разделяется на две разделённых камеры.

piroliznij_kotel_1-430x332.jpgКонструкция пиролизного котла в разрезе: 1 – загрузочная камера (пассивная), где протекает процесс пиролиза (неполного горения); 2 – камера сгорания газа (активная), образующегося в процессе пиролиза

Одна из таких камер загружается твёрдым топливом – дровами, пеллетами, брикетами и т.п. Там начинается первичный процесс горения твёрдого топлива при ограниченной подаче воздуха. В таком состоянии топливо не горит, но тлеет. Газы, выделяющиеся при медленном горении, поступают в другую область камеры – активную, где уже при увеличенной подаче воздуха интенсивно прогорают.

Технически подобный процесс сжигания реализуется простым способом. Подобласти общей камеры попросту разделяются колосниковой решёткой и форсункой. Верхняя часть камеры – пассивная топка, нижняя часть камеры – активная топка. При этом следует учитывать конструктивную особенность – верхнюю подачу воздуха в топливную камеру (верхнее дутье).

Собственно, этим и отличается конструкция газогенераторного котла от классической однокамерной разработки, где применяется нижняя подача.

piroliznij_kotel_2-430x363.jpgКлассическая конструкция воздушного насоса (часто называют – вентилятором, но технически это ошибочное название), которая используется в схеме пиролизного котла. Это важная деталь, обеспечивающая эффективность работы оборудования

Технологически для устройства пиролизных котлов характерным моментом является также организация принудительной тяги. Конструкция двухступенчатой топки обладает завышенным аэродинамическим сопротивлением. Поэтому здесь никак не обойтись без установки воздушного насоса.

Как работает пиролизный котел?

В основе работы котла лежит принцип пиролиза, суть которого заключается в термическом разложении твердого топлива при высокой температуре в условиях искусственно созданного дефицита кислорода. В результате топливо тлеет, разлагаясь на твердый остаток и пиролизный газ. Образующиеся газы также сгорают, что повышает теплоэффективность оборудования и делает расход топлива более рациональным.

Устройство-котла.jpg
Устройство котла

Дополнительным преимуществом рассматриваемых отопительных котлов является экологическая безопасность. В процессе пиролизного сжигания топлива выделяющиеся вредные компоненты смешиваются с углекислым газом и утилизируются. В результате в атмосферу выводится дым, не содержащий канцерогенов и прочих вредных веществ. Эта особенность позволяет топить котлы даже резиной, обрезками древесно-стружечных плит и прочими подобными материалами.

Как-движется-воздух-в-котле.jpg
Как движется воздух в котле

Важно! Объем примесей типа резины и полимеров не должен превышать 20% от суммарного количества топлива.

Работа пиролизных котлов состоит из 4 основных этапов.

  1. На первом этапе топливо дополнительно сушится и разлагается на твердый остаток и газы.
  2. На втором этапе пиролизные газы сжигаются.
  3. На третьем этапе продувается пламя и тепло возвращается к топливу, что способствует выделению дополнительного количества тепла.
  4. На четвертом этапе оставшиеся продукты сгорания выводятся через дымоход.
Пиролизный котел

Разобравшись в особенностях работы котла, приступаем к его изготовлению. Начнем с подготовки необходимых материалов и инструментов.

Котел пиролизный Viessman
Описание конструкции

Набор для работы

  1. Листовой металл толщиной от 0,8 мм.
  2. Огнестойкие кирпичи.
  3. Температурные датчики.
  4. Решетка колосника.
  5. Трубы диаметром 32 мм, 57 мм и 160 мм.
  6. Профилированные трубы в количестве 2 штук.
  7. Дверца зольника.
  8. Дверка для топливной камеры.
  9. Вентилятор.
  10. Гибкая пережженная проволока.
  11. Болгарка.
  12. Шлифовальные круги.
  13. Сварочный аппарат.

Из чего состоит пиролизный котёл

Принцип разложения топлива и дожиг получившихся газов используется в пиролизных котлах. Сгорание происходит при высокой температуре и полностью.

Конструкция таких котлов сложнее обычных колосниковых, они дороже, но гораздо эффективнее.

Пиролизный котёл состоит:

  1. Из первичной камеры. Она напоминает топку обычного котла, в которую загружается топливо. В зависимости от конструкции горение может происходить как внизу топливной камеры, так и сверху вниз.
  2. Вторичной камеры. В ней происходит смешивание пиролизных газов с вторичным нагретым воздухом и жаркое горение получившейся смеси. Благодаря высокой температуре происходит полное окисление углерода до углекислого газа.
  3. Системы поступления, разделения и подогрева воздуха. Бывают котлы на естественной тяге или с принудительной подачей воздуха.
  4. Системы теплообмена и дымоудаления.
  5. Автоматики управления.

К содержанию ↑

Процесс изготовления пиролизного котла своими руками

Сразу отметим, что пиролизные котлы можно использовать не только для отопления. Но и для прямого обогрева небольших помещений, например сарая с живностью или гаража.

Нюансы с топливом

Приятная новость для владельцев автомобилей: ваш котел можно будет «кормить» не только дровами, но и отработанным машинным маслом. Цена такого топлива просто смехотворная, а в пиролизном котле он будет гореть не хуже, чем обычные дрова. Но есть нюанс: котел, «питающийся» отработкой должен иметь специальную конструкцию.

Схема пиролизного котла на отработке

Создать такой котел очень просто. В нем имеется две емкости: нижняя, в которую загружается топливо и где собственно и проходит процесс пиролиза и верхнюю воздушную камеру.

2-prosteyshaya-piroliznaya-pech-430x550.jpg

Простейшая пиролизная печь на отработке

В нижнюю часть вваривается труба с толстыми стенками, в которой проделываются отверстия. Собственно в этой трубе и происходит дожигание паров из «отработки».

3-shema-piroliznoy-pechi.jpg

Схема пиролизной печи

В верхней воздушной камере монтируются перегородки, которые направляют горячий воздух по извилистому маршруту, этим достигается повышенная отдача тепла от верхней камеры в помещение.

Подробное описание конструкции пиролизного котла

Через приваренный к верхней камере дымоход продукты сгорания удаляются в атмосферу.

Такую печь можно несколько усовершенствовать. Для этого рядом с нижней емкостью монтируется дозаправочный бак, соединенные с ней трубой. Дозаправка происходит по принципу сообщающихся сосудов.

Но, обратите внимание, в такую печку категорически не допускается попадание воды. Ее нельзя размещать в месте, где возможно выпадение атмосферных осадков. При попадании воды тлеющее масло вспенивается и резко расширяется в объеме. Это может привести даже к разрывк окнструкции.

Также при создании такой печи обратите внимание, что высота дымохода должна составлять не менее двух метров.

Если вы оснастите верхнюю камеру такой печи водяной рубашкой, то она вполне может нагревать проходящий через нее поток воды. Также верхний бак может нагревать и проходящий воздух.

промышленные пиролизные котлы

Пиролизный котел для древесных отходов

Возможно, у вас на участке накопилось много древесных отходов: щепок, опилок, стружки. Для того, чтобы эффективно сжигать такой «мусор» можно построить специальный котел. Такое устройство также станет незаменимым помощником в деревообрабатывающих цехах.

самодельный пиролизный котел из бочки

Для создания такой печи тратится минимум материалов и а ее конструкция чрезвычайно проста.

Запасемся следующими материалами:

  1. Металлическая бочка емкостью в 200 литров, у которой нужно вырезать верхнюю крышку.
  2. Крышка с бортиком, точно подходящая к горловине бочки.
  3. Круглый поршень с сечением, чуть меньшим внутреннего сечения бочки. Его нужно изготовить из массивной заготовки или искусственно утяжелить.
  4. Труба с сечением 10 сантиметров и длиной, сантиметров на 20 больше, чем высота бочки.
  5. Дымоходная труба с сечением около 10 сантиметров и длиной не менее 40 сантиметров.

В плотно подогнанной по размеру наружной крышке вырезается отверстие с сечением, чуть большим, чем у трубы, обозначенной в п «4», она же – «воздуховодная труба». Дымоходная труба вваривается в верхнюю часть боковой поверхности бочки.

Схема пиролизного котла из бочки

Воздуховодная труба плотно приваривается к поршню. На верхнем торце воздуховодной трубы размещают подвижную заслонку, регулирующую объем подаваемого воздуха. К нижней части поршня привариваем ребра, которые будут утрамбовывать топливную массу.

подгонка верхней крышки

Закладываем в бочку любое сухое древесное топливо. Грузить можно все, что угодно, вплоть до бумаги и шишек. Стоит отметить, что сухость исходного топлива очень критична для пиролизных котлов. Наполняем бочку на 23 ее высоты. Сверху на дрова укладываем щепки или бумагу и поджигаем их. Не возбраняется плеснуть несколько капель бензина. После того, как топливо загорелось – вставляем поршень с воздуховодной трубой, закрываем бочку верхней крышкой. Топливо будет постепенно прогорать и под собственным весом поршень будет опускаться.

По тяжестью поршня и без достаточного доступа кислорода топливо в бочке будет медленно тлеть. Выделяемый при пиролизе газ будет проникать в верхнюю часть бочки, где также будет сгорать. Наиболее будет нагреваться как раз верхняя часть бочки, в этой части температура воздуха может достигать 900 градусов. Такая температура полностью выжигает даже сажу.

внешний вид поршня и воздуховода

При хорошей регулировке и сухом топливе такая пиролизная печка может непрерывно работать на одной закладке до 30 часов.

Горизонтальная версия пиролизного котла

200-литровую металлическую бочку можно превратить и в горизонтальный котел. Как и вертикальном варианте – в такой печи будут присутствовать камера тления и камера дожига выделяющихся газов.

горизонтальная пиролизная печь

В принципе, такой котел можно приобрести и в уже готовом виде. Современная промышленность предлагает массу вариантов таких устройств на любой вкус и кошелек.

промышленная пиролизная печь

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;</li>болгарка с отрезными и шлифовальными кругами;</li>дрель с набором сверл по металлу;</li>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.

</li>

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий