Изготовление пиролизного котла своими руками: чертежи и принцип работы

В последнее время, всё большее предпочтение отдается пиролизным котлам, которые как раз и обладают вышеперечисленными характеристиками. Помимо высокого КПД, пиролизные котлы способны очень долго поддерживать требуемую температуру теплоносителя, при этом образуя минимальное количество сажи.

Принцип устройства пиролизных котлов

Пиролизный процесс сгорания носит название сухой перегонки. В результате взаимодействия высоких температур и недостатка кислорода древесина, находящаяся в котле, разлагается до кокса, выделяя при этом пиролизный газ. При смешении данного газа с большим объемом кислорода под воздействием катализатора (высокой температуры) происходит экзотермическая реакция, приводящая к возгоранию газа.

Пиролизный газ также вступает в реакцию с углеродом, в результате чего дым, выходящий после отработки топлива, не содержит вредных соединений. Продукты распада древесины (кокс) также в процессе горения выделяют тепло, поддерживая реакцию. Отсюда следует вывод, что КПД пиролизного котла приближается к 100% эффективности.

Виды и принцип работы

Не стоит думать, что справиться с поставленной задачей сможет только высококвалифицированный специалист, ведь если не выбирать слишком сложные конструкции, к исполнению которых выдвигается ряд высокотехнологических требований, то сделать твердотопливный котел сверхдлительного горения своими руками сумеет даже простой любитель. При этом выбор конструкции самодельного котла будет напрямую зависеть от того, насколько производительным он запланирован, а также в каком именно помещении его собирается устанавливать мастер.

Огромную роль в этом вопросе играет и тип твердого топлива, поэтому хозяин должен заблаговременно обдумать, чем именно он будет топить после завершения всех работ. В основной перечень входят следующие виды топлива:

  • древесный или каменный уголь;
  • брикеты из торфа;
  • пеллеты (биологическое топливо в виде прессованных гранул);
  • дрова и опилки;
  • горючие отходы любого производства.

Детально проанализировав, какое именно топливо будет оптимальным для отопления, можно приступать к выбору соответствующего типа и схемы конструкции отопительного прибора. Для изготовления твердотопливных котлов своими руками в абсолютном большинстве случаев выбираются такие модели:

  • Классический тип, который прекрасно подходит не только для отопления помещений, но и для нагрева воды с последующим ее распределением по системе водоснабжения. Отличительная характеристика такой конструкции заключается в использовании теплообменника, выполненного из стали или чугуна, и в крайне высоком уровне коэффициента полезного действия, достигающего 85 процентов.
  • Пиролизный тип, характеризующийся высокой производительностью и экономичностью в применении за счет отделения продуктов горения от продуцируемых ими летучих газов, что отражается и на конструкции, делая ее в конечном результате более сложной.
  • Пеллетный тип, который является наиболее эффективным (КПД устройства составляет не менее 90 процентов) и, как следствие, самым сложным в конструировании и изготовлении, поэтому начинающим мастерам-любителям за него лучше не браться.
  • Котел длительного и сверхдлительного горения выполняется таким образом, чтобы в итоге могла обеспечиваться фактически беспрерывная его работа с дозагрузкой топлива не чаще одного раза в течение нескольких дней.

Построение чертежа твердотопливного котла и сооружение по нему самодельной конструкции не представляет собой ничего сложного, если понимать его принцип работы. Базируется он на таких элементарных понятиях:

  • В камеру сгорания помещается топливо, а чем она объемнее, тем большее количество сырья понадобится для отопления, правда, и эффект от ее использования окажется более продолжительным.
  • В процессе горения заложенные продукты будут выделять летучие газы, которые имеют свойство подниматься в верхнюю часть конструкции и выходить наружу через дымоход.
  • По мере прохождения в сторону дымохода выделяемые продукты горения, обладающие высокими температурами, способствуют нагреванию воды или любого другого теплового агента, задействованного в системе.
  • Главное свойство нагретого до высоких температур агента заключается в том, что он поднимается наверх, автоматически вытесняя холодную часть и продвигаясь таким образом по всей системе, делая круг и возвращаясь на исходные позиции по мере остывания.

Обычно теплового ресурса в таких устройствах хватает только на 5-8 часов (длительность напрямую зависит от объема топки), после чего система начинает остывать (к слову, происходит это очень быстро), поэтому приходится вновь подбрасывать топливо. Если же хочется как можно меньше возиться с добавлением дров, угля или прессованных брикетов, то стоит задуматься об установке котла длительного горения.

Читайте также:  Как настроить отопление в многоквартирном доме

Тепловой ресурс таких конструкций имеет большую длительность, колеблясь в диапазоне от одних до семи суток. Обеспечить такой эффект помогает вторая камера сгорания, предназначенная для переработки летучих газов, которые выделяются топливом, расположенным в основной камере, в процессе горения.

Топливо для пиролизного котла

Схема устройства пиролизного котла.

Из-за высокой стоимости такого отопительного оборудования многие стремятся сделать пиролизный котел своими руками. Далеко не каждому известно, какой тип топлива для него лучше использовать и в чем состоит принцип работы.

Оптимальным вариантом для пиролизных котлов является максимально сухое древесное топливо. Таким образом будет обеспечен длительный срок эксплуатации данной печи на максимальной мощности. Так, при использовании древесины с содержанием в ней жидкости до двадцати процентов печь сможет выделить до 4 киловатт в час с одного килограмма топлива. В два раза меньше выделяет тепла печь, работающая на дровах пятидесятипроцентной влажности. Установка печи требует использования сухого топлива.

В связи с необычными свойствами данной печи одним из обязательных элементов отопительной конструкции является дымоход. Какой дымоход больше подойдет – зависит от финансовых возможностей.

Сырое топливо будет выделять слишком маленькое количество тепла и производить много дыма, сам процесс может сопровождаться различными трудностями. Использование сырых дров негативно влияет на дымоход и на общее состояние функционирования системы.

Во время использования некачественного топлива в два раза снижается мощность котла, причем для поддержания оптимальной температуры необходимо увеличить в два раза количество используемого топлива.

Плюсы и минусы пиролизных котлов

Пиролизные котлы работают за счет термического разложения древесины, что даёт возможность получить дополнительную выгоду. Во-первых, при работе газогенераторного котла отсутствует зола и сажа, поэтому обслуживать такой твердотопливный котел приходится намного реже, чем обычный.

Во-вторых, за счет того, что древесина не горит в пиролизном котле, как в обычном котле, а только разлагается, выделяя при этом газ, удается существенно увеличить время работы котла. Только представьте себе, пиролизный котел при одной закладке дров способен проработать целые сутки, без какого-либо участия в этом человека.

В-третьих, как было сказано выше, КПД пиролизного котла на порядок выше, чем КПД обычного твердотопливного котла. В свою очередь, это позволяет максимально эффективно использовать энергоноситель, в качестве которого выступает древесина.

В-четвертых, при сгорании топлива в пиролизном котле, существенно уменьшается выброс вредных веществ в атмосферу. Ну и последнее, благодаря установленной автоматике, пиролизные котлы являются полностью автономным оборудованием в системах отопления.

Что же касается минусов, то их у пиролизных котлов, не так уж и много. К недостаткам, можно отнести высокую стоимость, требовательность котлов к качеству сжигаемого топлива, а также зависимость от электричества.

Так, например, средняя стоимость пиролизного котла варьируется в пределах 1000 $. Древесина для сжигания в газогенераторном котле должна быть не слишком влажная, поскольку в противном случае, серьезно пострадает КПД котла.

Плюсы и минусы пиролизных котлов

Ну и зависимость подобного рода оборудования от электричества, вполне понятна, ведь для работы вентиляторов и автоматики пиролизного котла, обязательно понадобится электропитание.

Оценить статью и поделиться ссылкой:

Поэтапная работа пиролизного котла

Когда пиролизный котёл выходит на режим, то есть когда пламя охватывает весь объём топлива, воздушный канал перекрывают. Именно с этого момента и начинается пиролиз, когда горит лишь малая часть, но выделяемого тепла хватает для термического разложения оставшегося объёма топлива.

Горячий древесный газ попадает во вторую часть топки (камера дожига или газификации), где смешивается с воздухом, который поступает из вторичного канала подачи воздуха. Из-за контакта с кислородом он вспыхивает и сгорает с выделением большого количества тепла. Во время тления топлива и горения древесного газа и происходит нагрев водяного теплообменника. В зависимости от конструкции пиролизный котел работает как отопительный прибор (водяное отопление) либо как водогрейный.

Далее остатки перегоревшего пиролизного газа естественным путём или при помощи установленного в дымоходном канале вентилятора (дымососа) выводятся из прибора за пределы помещения. Ниже приводится схема работы пиролизного котла, на которой с помощью стрелок показано движение воздуха и тепла. Изменение цвета с голубого на красный подразумевает повышение температуры.

Рис. 2 Принцип действия пиролизного котла

Принцип работы

Основной принцип работы пиролизного котла складывается из генерирования устройством горючего пиролизного газа из твердого горючего вещества. Процесс происходит при температуре выше 200 градусов Цельсия. Соблюдается недостаток кислорода. В дальнейшим смешивается воздух с оставшимся горючим газом и происходит его дожигание. Процессы проходят в специально отведенной камере.

Воздух поступает, пока пламя не разгорится достаточно интенсивно. После этого котел переходит в газогенераторный режим. Дрова тлеют благодаря автоматическому регулятору, который с помощью топки максимально уменьшает поступление газа в камеру с дровами. Также происходит дополнительная подача воздуха во время газогенерации, воздух достигает нужную температуру и способствует вторичному дожигу выделившегося газа в пиролизном котле.

Верхняя камера оснащена специальными отверстиями, из которых под давлением выходит разогретый воздух. Принцип работы таков, что 90 процентов мелких частиц участвуют в процессе дожига. Выброс вредных веществ в атмосферу становится минимальным. Температура отходящих дымовых газов пиролизного котла составляет максимум 160 градусов. Теплоноситель проходит снизу вверх вдоль котла, получает энергию практически от всего, с чем соприкасается, обеспечивая эффективный обогрев помещения. КПД котла равен 85%. Пиролизные решения можно назвать котлами длительного горения.

Большая часть котлов работает на любом твердом топливе: деревом, углем и другими. Часть котлов электронезависимы, поэтому подходят жителям регионов и городов, где случаются перебои с электричеством. Котел оборудован зольным ящиком, его легче почистить. Чистка занимает минимальное количество времени, по сравнению с другими теплогенерирующими котлами.

В заключение

Пиролизный котел является более сложной конструкцией, чем обычный твердотопливный, с традиционным способом сжигания топлива. Поэтому, решив изготовить его своими руками, необходимо трезво оценить свои знания, навыки и возможности. Кроме того, чтобы самостоятельно изготовленный такой агрегат был действительно работоспособным, желательно, иметь подробный чертеж, проверенной на практике конструкции, работающей по той или иной схеме.  Приведенные же в этой статье схемы пиролизных котлов отображают лишь общие принципы их устройства, которые можно использовать при изготовлении агрегатов такого типа своими руками. Они могут служить основанием для создания чертежей, на основании расчета требуемой мощности, длительности горения и других характеристик будущего котла. Сделать самому это достаточно непросто. Поэтому, лучше всего, выбрать подходящую схему устройства и работы пиролизного котла и в соответствии с ней найти в интернете уже готовый чертеж агрегата, работающий по такому принципу, адаптировав его к своим конкретным запросам и условиям. Некоторые их них мы постараемся разместить в одной из следующих статей этой категории.

Виде по теме: Изготовление и испытание пиролизного котла своими руками.

//

< Предыдущая Следующая >

Классификация пиролизных устройств

Газогенераторные печи классифицируются по нескольким категориям. По материалу изготовления различают установки металлические и кирпичные. Также модели делятся по назначению и способу передачи тепловой энергии. По методу передачи тепла различают варианты пиролизных агрегатов с водяным контуром отопления и теплообменниками воздушной системы.

Металлическая печь пиролизного горения

В эту группу входит ряд конструкций:

  1. Печь-буржуйка. Газогенератор с внутренней конструкцией в виде буржуйки применяется для обогрева жилых и технических помещений. Модель также актуальна для бань и саун, используется для приготовления пищи, есть уличные варианты для барбекю комплексов,
  2. Печь Булерьян. Эта пиролизная конструкция шахтного типа с КПД до 75% предназначена для обогрева как жилых, так и нежилых помещений. Через нижние концы опоясывающих котел труб всасывается холодный воздух, который быстро нагревается и выбрасывается вверх в помещение через верхние элементы.
  3. Печь Бубафоня. Изобретенье принадлежит умельцу из Колымы, в качестве основы для конструкции применяется старый газовый баллон. Установка актуальна для отопления технических помещений. Бубафоня из баллона с объемом 50 л способна работать на одной закладке дров 6 часов, поддерживая комфортную температуру в помещении площадью до 70 м².
  4. Печь Лачиняна. Установка сочетает в себе максимально высокий КПД и предельно низкий уровень расхода топлива. Модели активно применяют для обогрева автофургонов и походных палаток. «Лачинянки» используют также для отопления сельхоз строений и охотничьих домиков. Модели с водяной рубашкой применяются для обогрева жилых помещений площадью до 300 м². Примечательно, что 2 ведер угля достаточно для 5-7 суток бесперебойной работы пиролизного агрегата Лачиняна, известного изобретателя из Казахстана.
  5. Пиролизная печь на отработанном масле. Экономичный агрегат длительного горения на отработке предназначен для обогрева нежилых помещений. Конструкция максимально проста, и смастерить такую модель под силу большинству домашних умельцев.

Пиролизная печь Булерьян

Кирпичная печь длительного горения

Газогенератор в виде кирпичной конструкции – печь Кузнецова – применяется для обогрева жилых помещений и банных комплексов. Также устройство используют для приготовления пищи. КПД кузнецовских пиролизных печей – 80% и выше, топливо в них сгорает практически полностью. Весь потенциал горячих газов и дыма используется для нагревания кирпичного корпуса конструкции. Высокую продуктивность кузнецовским газогенераторам обеспечивает особая двухколпаковая конструкция.

Рекомендации по установке готового котла

При установке пиролизного котла следует учесть все требования пожарной безопасности, поскольку процессы горения в таком устройстве могут достигать очень высоких температурных показателей.

  1. Под котельную следует выделить отдельное нежилое помещение.
  2. Для правильного вентилирования воздуха в котельной понадобится отверстие около 100 кв. см.
  3. Котел устанавливают на бетонный или кирпичный фундамент.
  4. Перед топочными камерами монтируют защиту из двухмиллиметрового листового металла.
  5. Между стенами, мебелью и корпусом устройства следует оставить не менее 200 мм свободного пространства.

Рекомендуется также тщательно утеплить дымоход, по которому отводятся продукты горения. Отсутствие теплоизоляции не только приведет к теплопотерям, но и вызовет образование дегтя и конденсата, которые способствуют преждевременному износу оборудования и многочисленным поломкам.

интересный материал. заинтриговал. захотелось сделать самому. может кто поделится искизом или чертежем буду очень благодерен

Перед основной или окончательной сборкой котла нужно проверить все внутренние стыки. С одной стороны мажется и высыхает известь, а с другой проливается керосин или соляра. Если есть течь — это место чистится болгаркой и вариться по новой. Удачи!

Типы отопительных котлов

Интересующий нас тип котлов производится только в напольном исполнении — уж слишком велика его масса. И если не учитывать уже описанные позиции, то это обычные твердотопливные котлы. Логика подсказывает, что мощность таких моделей зависит от прямого назначения топливного агрегата. Здесь есть устройства с минимальными параметрами — 7 киловатт, а есть и с максимальными — до 95 киловатт. Такие колы в основном используются для отопления небольших домов. Но есть и более мощные установки, к примеру, с 200-киловаттной мощностью. Они применяются для обогрева домов площадью более 2000 квадратных метров.

В производстве котлов применяются сталь или чугун, но даже сталь у разных производителей отличается, что будет влиять на стоимость прибора. К примеру, жаростойкий металл в разы дороже, чем низкосортный, а, соответственно, и стоить такой котел будет больше. В некоторых моделях используется шамотный кирпич, которым обкладывают топку. Это увеличивает не только стоимость агрегата, но также его прочность и долговечность. Кстати, подобные модели могут быть одноконтурными и двухконтурными.

Отопительные котлы монтаж

Это не газовое оборудование, поэтому его можно устанавливать своими руками. Правда, есть несколько важных предупреждений от специалистов: