Пиролизный котел своими руками: устройство и принцип работы

Котлы

Термин «пиролиз» означает процесс, при котором происходит медленное сгорание твердого топлива с получением газообразной среды. Несмотря на «профессорское» название конструкции, сделать пиролизный котел своими руками сравнительно несложно, а самоделки довольно распространены на практике.

Объяснение этому простое: газовый котел на дровах проще в обслуживании, зачастую эффективнее и дешевле аналогичного оборудования. Давайте вместе узнаем, как работает такое оборудование и что нужно для его изготовления.

Принцип работы пиролизных котлов

Котлы систем отопления, где в качестве топлива используются твердые горючие материалы, помимо классических, также относятся к пиролизным конструкциям. Обычно их называют газовыми котлами.

Чтобы лучше понять принцип работы бытового пиролизного котла, логично внимательно рассмотреть устройство такого оборудования. Начнем с особенностей печи как основной части отопительной конструкции. Фактически рабочая зона топливной камеры пиролизных котлов разделена на две отдельные камеры.

Пиролизная котельная печь

Пиролизная котельная печь

Схема пиролизного котла в разрезе: 1 — загрузочная камера (пассивная), где происходит процесс пиролиза (неполное сгорание); 2 — газовая (активная) камера сгорания, образующаяся в процессе пиролиза

Одна из этих камер загружается твердым топливом: дровами, пеллетами, брикетами и т.д. Начинается первичный процесс сжигания твердого топлива при ограниченной подаче воздуха. В этом состоянии топливо не горит, а горит без пламени. Выделяющиеся при тлении газы попадают в другую область камеры — активную, где даже при усиленной подаче воздуха интенсивно горят.

Технически такой процесс горения реализуется просто. Общие подобласти камеры просто разделены сеткой и соплом. Верхняя часть камеры представляет собой пассивную печь, нижняя часть камеры представляет собой активную печь. При этом надо учитывать конструктивную особенность — верхний подвод воздуха в топливную камеру (верхний подрыв).

Собственно, это и отличает конструкцию газового котла от классической однокамерной разработки, где используется нижняя подача.

Насос пиролизного котла

Насос пиролизного котла

Классическая конструкция воздушного насоса (часто называемого вентилятором, но технически это неправильное название), используемого в контуре пиролизного котла. Это важная деталь, обеспечивающая работоспособность оборудования

Технологически для устройства пиролизных котлов характерным моментом также является организация принудительной тяги. Двухступенчатая конструкция печи имеет повышенное аэродинамическое сопротивление. Так что никак не обойтись без установки воздушного насоса.

Как работает котел на практике?

Практическое использование оборудования удобно рассматривать поэтапно:

  1. Загрузка дров: укладка на колосник в верхней части топки.
  2. Воспламенение топлива и запуск дымового насоса.
  3. Образование древесного газа при температуре 250-850°С.
  4. Переход с древесного газа на нижнюю область топки.
  5. Сжигание древесного газа с дополнительной подачей воздуха.

Также тепло, поступающее в нижнюю область топливной камеры, используется для нагрева теплоносителя. Теплоносителем может быть как вода, так и воздух.

Интересно:  Котлы для отопления частного дома: какой тип котла выбрать лучше

Полный комплект деталей котла

Полный комплект деталей котла

1 – активная камера; 2 — вход воды; 3 — вторичный воздух; 4 — камин; 5 — выпускной патрубок; 6 — дроссельная заслонка; 7 — водоотвод; 8, 9 – датчики; 10 — термостат; 11 – дверь пассивной камеры; 12 — первичный воздух; 13 — пассивная камера; 14 — воздушный насос; 15 — контур теплообменника; 16 — сопло; 17 — дверь активной камеры

Если обратить внимание на все существующие конструкции бытовых твердотопливных котлов, то основной альтернативой пиролизному котлу является традиционная конструкция.

Это аналогичный вариант дровяного котла, где работает неразделенная камера сгорания и работает принцип нижней подачи воздуха в камеру сгорания. Но такая система считается менее эффективной и неэкономичной из-за быстрого сгорания топлива.

Пиролизный котел имеет КПД 85-95% при 100% нагрузке. Однако КПД резко падает, если нагрузка меньше 50%. Именно поэтому производители пиролизного оборудования рекомендуют пользователям эксплуатировать оборудование с максимальной нагрузкой.

Подобный подход справедлив и для самодельных конструкций при условии, что они полностью соответствуют классической схеме пиролиза и эксплуатационным требованиям.

Для «пиролиза» следует отметить, что эксплуатационные требования довольно жесткие:

  • обязательное оснащение воздушным насосом;
  • допустимая влажность топлива не более 25-35%;
  • нагрузка на оборудование не менее 50%;
  • температура обратного теплоносителя не ниже 60 °С;
  • загрузка только при большой топливной матрице.

Также следует отметить высокую стоимость промышленных систем пиролиза. Наверное, поэтому так популярен вариант «сделай сам».

Самодельный пиролизный котел

Как правило, при изготовлении такого отопительного оборудования своими руками за основу берется популярная схема Беляева. Нельзя сказать, что это простое решение, позволяющее без проблем сделать обогреватель. Но, пожалуй, одно из тех решений, которое действительно можно реализовать.

Котел по схеме Беляева

Котел по схеме Беляева

Трехмерная схема пиролизного котла для производства своими руками. Это одна из вариаций простых схем, которые можно сделать дома самостоятельно

Для изготовления снаряжения по этой схеме мастеру потребуются:

  • металлическая труба (d=32; 57; 159 мм);
  • профильная труба (s=60х30; 80х40; 20х20 мм);
  • полоса стальная (20х4; 30х4; 80х5 мм);
  • шамотный кирпич;
  • лист металла;
  • воздушный насос;
  • датчик температуры.

Также необходимо иметь полный набор слесарных инструментов, а также сварочный аппарат (и навыки сварки соответственно). Работа по изготовлению пиролизного котла своими руками явно не посильна сама собой. Требуется хотя бы один помощник.

В первую очередь по выбранной схеме необходимо подготовить листовые части конструкции. Рекомендуется подготовить панели шпона, раскроив их по размеру на профессиональном прецизионном оборудовании.

Применение ручного инструмента, например болгарки, для резки также требует некоторых навыков работы и техники безопасности при работе, но не гарантирует точности реза, что в последующем сказывается на качестве сварного шва. Этот момент необходимо учитывать. Разумным решением для резки листового металла является заказ в механическом цехе.

Интересно:  Обогреватель своими руками: как сделать самодельный прибор в домашних условиях

Сборка внутренних частей оборудования

Из одной части металлических листов необходимо сделать топливную камеру. Для этого материал, согласно параметрам схемы, соединяется и припаивается. Вам нужно получить двухкамерную конструкцию, которую необходимо дополнить воздуховодами.

Эти элементы топливной камеры изготавливаются из металлического швеллера или для изготовления используется профильная труба. Отверстия сверлятся по всей площади лицевой стороны воздуховода.

Воздуховоды пиролизного котла

Воздуховоды пиролизного котла

Воздушные каналы внутри камеры сгорания. По этим каналам воздух подается с помощью воздушного насоса. Отверстия просверлены для равномерного распределения воздушного потока по всей длине канала

Далее по уровню, в районе активной камеры сгорания, в стене, расположенной через воздуховоды, прорезана металлическая труба (подача вторичного воздуха). Далее начинается работа с трубами, так как пора монтировать трубчатый теплообменник.

Эта часть пиролизной установки изготовлена ​​из металлических трубок d=57 мм:

  1. Берется два листа металла в зависимости от размера чертежа и делается разметка.
  2. По отметкам расположения труб на листе вырезают отверстия d=60 мм.
  3. Трубы d = 57 мм нарезаются по размеру.
  4. Концы трубочек вставляются в отверстия в листе и обвариваются.
  5. Повторите операцию с другим листом.

На выходе должен быть готовый теплообменник, который крепится к корпусу котла там, где это указано на схеме.

Теплообменник для котла

Теплообменник для котла

Пример изготовления теплообменника из двух стальных листов и труб, нарезанных по размеру. Здесь требуется качественная сварка, чтобы в дальнейшем не возникало проблем при эксплуатации котла

Дроссельная заслонка устанавливается рядом с теплообменником (по верхнему уровню). Эта деталь оснащена ручкой и также приварена к раме. Конечная часть корпуса дроссельной заслонки закрывается куском жести с отводом для дымохода.

Затем остается только приварить переднюю панель топливной камеры с окошками для дверей под каждую из двух секций и модуль для воздушного насоса.

Теплообменник с дроссельной заслонкой

Теплообменник с дроссельной заслонкой

Установлен теплообменник и часть конструкции дроссельной заслонки. Вариант механизма регулировки в виде ручного рычага с возможностью фиксации амортизатора в любом положении

Перед установкой лицевой панели внутреннюю часть топочных камер необходимо армировать шамотным кирпичом. Этот материал нарезан по размеру, некоторые под углом. Кирпич переворачивают и подгоняют к месту укладки.

Оба рабочих участка топливной камеры котла обработаны огнеупорным глиняным кирпичом. При этом места в районе ребер воздуховыпускных (подводящих) патрубков тщательно футеруются. После укладки кирпича устанавливается лицевая панель.

Кладка огнеупорного глиняного кирпича

Кладка огнеупорного глиняного кирпича

Пример оформления внутренней зоны топливной камеры шамотным кирпичом. Кирпичная футеровка защищает стенки камеры пиролизного котла от возможных ожогов при длительной эксплуатации

По сути, основную сборку пиролизного котла на этом этапе можно считать завершенной. Собранную конструкцию необходимо обработать: снять окалину со сварного шва, зачистить сварные швы, подровнять, если где-то есть небольшие неровности.

На следующем этапе — заключение собранной конструкции в герметичный корпус. Эта часть конструкции также выполнена из металлических листов. Тем не менее, он должен быть предварительно опрессован.

Интересно:  Обзор электрических водонагревательных котлов отопления

Испытания и окончательная сборка конструкции

Собранную конструкцию необходимо протестировать. Обязательные действия: Проверить герметичность участка котла, где должен циркулировать теплоноситель. Для опрессовки теплообменника на патрубках подачи и возврата хладагента временно устанавливаются заглушки.

Затем теплообменник заполняется водой. Рекомендуется использовать горячую воду из теплосети или ГВС для возможности проверки сварных швов в условиях теплового расширения металла.

Основная конструкция пиролизного котла

Основная конструкция пиролизного котла

Передняя часть почти готовой конструкции с отводящими патрубками для подачи воздуха в рабочие камеры. Окна отсеков топливных камер пока не имеют дверей. Эта конструкция будет покрыта кузовными листами

При условии отсутствия протечек по швам теплообменника вода слита, а конструкция пиролизного котла обрамлена внешними металлическими панелями. Также на этом этапе изготавливаются и навешиваются оконные дверцы топочных секций.

Двери пиролизной установки требуют исполнения с учетом условий эксплуатации при высокой температуре. Поэтому эти конструктивные элементы обычно изготавливают (или используют сборные) из чугуна с дополнительным температурным армированием шамотным кирпичом.

Двери отсека топливной камеры

Двери отсека топливной камеры

Пример конструкции дверцы одной из секций топливной камеры пиролизного котла. Шамотный кирпич применяют помимо металлического для повышения защиты от воздействия высоких температур процесса горения

Заключительный этап – установка пиролизного котла на месте его будущей эксплуатации. Монтаж конструкции осуществляется на фундамент или на бетонную плиту. Рекомендуется выдерживать высоту фундамента (плиты) от уровня земли размером не менее 100 мм.

После установки и выравнивания уровня нижняя часть котла крепится к фундаменту. Осталось подключить дымоход, установить воздушный насос и подключить магистрали подачи/вывода теплоносителя.

Котел в корпусе

Котел в корпусе

Пиролизный котел полностью заключен в металлический короб и готов к установке на стройплощадке. Угловые крюки приварены к кузову в качестве опорных элементов креплений

Самостоятельно выполнить проектирование пиролизного котла – работа, требующая значительных затрат сил. Конечно, без накладных расходов в плане финансовых средств не обойтись.

Стоимость закупки материала и использования сторонних сервисов может быть меньше стоимости оборудования промышленного производства. Впрочем, наверное, разница не столь существенна. Но главная проблема не в деньгах.

Выводы и полезное видео по теме

На самостоятельное изготовление пиролизного котла:

Технически самостоятельное изготовление пиролизных котлов без подходящего фундамента – крайне сложный процесс. Также необходимы профессиональные навыки работы с металлом, четкое понимание инженерных схем и технологических тонкостей изготовления котельного оборудования. Без всего этого не стоит даже приступать к работе.

Если у вас есть необходимые знания и навыки, и вы можете дать ценные советы по сборке пиролизного котла другим посетителям сайта, пожалуйста, оставляйте свои комментарии, делитесь секретами крафта и задавайте вопросы в блоке под статьей.

Оцените статью
SV-Aqua.ru