Пиролизный котел своими руками: устройство и принцип работы

Процесс пиролиза

Отличительным признаком данного типа отопительных приборов является использование в процессе их работы пиролиза, то есть тления топлива при условии недостаточного количества кислорода. Продуктами подобного тления являются древесный уголь, тепловая энергия, дым и пиролизный газ, который, при смешивании его с воздухом, воспламеняется и производит значительное количество тепла.

Преимущества отопительных приборов данного типа

• Этот вид котла поддерживает высокие значения температуры в течение длительного периода времени. Это особенно заметно при сравнении данного устройства с обычными дровяными печами – если для нормальной работы последних приходится вставать ночью и подбрасывать дрова в топку, то медленный характер тления при пиролизе позволяет забыть о дополнительном топливе на период в 12 часов и более.
• Продукты горения при данном процессе содержат очень небольшое количество вредных веществ.
• В качестве топлива можно применять ДСП и некоторые полимеры.
• Объем топлива для подобного типа твердотопливных котлов значительно меньше, чем у остальных отопительных приборов, работающих на древесине.

Минусы пиролизных котлов

• Для эффективной работы данного устройства необходимо наличие высушенного топлива. Влажность дерева не должна превышать 20%, иначе КПД прибора значительно упадет.
• Также для поддержания процесса тления и работы аппарата нужно увеличение скорости потока воздуха посредством использования вентилятора, работа которого зависит от наличия электросети.
• Оборудование, необходимое для сборки прибора, имеет достаточно высокую цену.

Устройство и принцип работы котла

Когда на органические вещества воздействуют высокие температуры, происходит процесс их распада. Этот процесс называется пиролизом. Чтобы термический распад не стал обычным сжиганием, к материалу, который участвует в пиролизе, ограничивается доступ кислорода.

Устройство у пиролизной камеры такое же, как и у топки обычной печи:

• Через загрузочное окно твердое топливо помещается на колосник, благодаря которому к топливу обеспечивается приток воздуха.  
• Топливо поджигается, а когда оно все будет охвачено пламенем, доступ топлива значительно ограничивается, что приводит практически к прекращению горения.
• Продолжается горение только части топлива. Тепла, выделяемого при этом, достаточно для того, чтобы остальная часть топлива разложилась, выделив пиролизный газ – смесь летучих органических веществ.
• Газ оказывается во вторичной камере, в которую подается воздух в достаточном количестве. Газ, нагретый до высокой температуры, вспыхивает от контакта с кислородом. При его горении выделяется большое количество тепла, что позволяет выполнить главную функцию котла – нагреть теплоноситель. 

Принцип работы

Топка газогенераторного котла делится на два рабочих отсека. Первый – это камера загрузки, где сгорают дрова при недостаточном количестве кислорода. А вторая – это отсек сгорания, в котором догорают выделяющиеся газы из первой камеры (вторичный воздух), что позволяет сделать отвод тепла минимальным.

Обе камеры разделены колосьями, на которые кладутся брикеты. Через слой древесины в камеру сгорания проходит первичный воздух. Тяга получается при помощи дымососа, так как для такого типа котла характерно максимальное аэродинамическое сопротивление.

Пиролизный котел работает на основе термического разложения топлива, а, значит, при горении древесина разлагается на твердый остаток, который в последующем превращается в газ.

Во время сгорания дров при недостатке кислорода и высокой температуре образуется газ, который проходит через специальное отверстие и сливается с вторичным воздухом. Выделяющаяся смесь подается в теплообменник и передает тепло рабочему телу. Обе камеры газогенераторной коробки облицованы огнеупорным материалом, который максимально повышает температуру в рабочих отделах.

Предлагаем вам узнать принцип работы пиролизного котла из этого видео.

В последнее время пиролизные котлы стали набирать популярности, потому что их использование не зависит от наличия электричества и газа в доме. На рынке можно приобрести хорошее газогенераторное устройство, но это довольно недешевая покупка. Исходя из этого, многие решают сконструировать пиролизный котел самостоятельно.

Что такое пиролизный котел: принцип работы

Пиролизный котел или как его ещё называют газогенераторный котел, существенно отличается по своей конструкции и принципу работы от обычного твердотопливного котла отопления. В работе пиролизного котла лежит принцип сухой перегонки топлива.

Кроме того, как было сказано выше, в процессе работы пиролизного котла практически не остается отходов сгорания. Всё это позволяет максимально эффективно использовать энергоносители и сделать работу системы отопления полностью автономной.

Конструкция пиролизного котла

Для изготовления пиролизных котлов используется 4-6 мм сталь, вследствие чего вес котлов существенно утяжеляется. В конструкции котла имеется две камеры, расположенные одна над другой, и разделённые между собой специальными керамическими форсунками.

Неотъемлемой частью пиролизного котла, является и система управления, которая позволяет регулировать работу котла, не допуская его перегрева или наоборот, остановки. С этой целью в пиролизном котле установлены вентиляторы, коллектор, через который из котла удаляются продукты сгорания, и терморегуляторы.

Пиролизные котлы — это полностью автономное оборудование, которое позволяет автоматизировать работу системы отопления, как в частном доме, так и на предприятии. Для нормального функционирования пиролизного котла, используется древесина имеющая влажность не больше 20 процентов. В противном случае, КПД пиролизного котла существенно снижается.

Необходимые расчеты для создания пиролизного котла длительного горения своими руками

• Загрузочного отсека, в него будет закладываться топливо.
• Топочной камеры, там будет происходить медленное тление горючего.
• Отсека для сжигания летучих веществ.

отопительной системе дома

• Сквозь топку протягивается трубка теплообменника. В бачке вода будет разогреваться змеевиком, подключенным к отводу трубы.
• Дымоходный канал протягивается через выносной резервуар. Продукты горения будут перемещаться по нему и станут нагревать воду.

Пример чертежей вы можете скачать на нашем сайте. Скачать здесь Скачиваний: 76 Размер: 56.5 Kb Посмотреть онлайн файл: Скачать здесь

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 камеру сгорания, через специальное сопло, смешиваясь по пути с вторичными воздушными потоками, благодаря чему процесс сгорания выдает достаточно высокую температуру – около 1200 – 1300 °С. Затем продукты сгорания попадают в конвективную часть теплообменника, а газовые уходят через дымоотвод.

Преимущества и недостатки пиролизной печки

Начнем с хорошего, с преимуществ пиролизных котлов:

• Фантастический КПД, нередко достигающий более 85 %.
• Возможность просто обслуживать устройство печи длительного горения
• При использовании качественных материалов при производстве печки, долговечность, надежность.
• Соответствует жестким экологическим требованиям безопасности.
• Доступность топлива. Оно на каждом шагу. Древесина, щепа, прочие древесные отходы.
• Из-за небольших размеров есть возможность установить агрегат в любом помещении.
• Нет сложностей в обслуживании печи.
• Печь бубафоня своими руками делается просто, а главное быстро.

К сожалению данный вид котлов имеет некоторые недостатки. Один из главных недостатков — слабая тяга. Без тяги, от пиролизной печки мало толку, так как не будет хорошей теплоотдачи. Посмотрим на следующие недостатки:

• Сложная конструкция дымохода.
• Нет модельного ряда пиролизных систем, которые топились бы на смешанном топливе. К примеру, мазут, дизель.
• Новичкам трудно, не привычно сделать начальную настройку.
• Пиролизный котел своими руками соберет не каждый

Однако безупречная отработка печки бубафоня, низкая цена топлива перекрывают все имеющиеся недостатки.

Принцип работы

Котел на дровах функционирует на основе принципа термического разложения древесины, который означает, что под влиянием внешних факторов сухая древесина разлагается при горении на твердый остаток в виде угля и летучую часть в виде газа.

Схема и принцип работы пиролизного котла

В результате процесса, протекающего в камере загрузки при высокой температуре и недостатке кислорода, выделяется генераторный газ. Проходя через сопло, древесный газ смешивается с воздухом вторичным и сгорает при температуре около 1200?. Выделяющиеся газы проходят по конвективной части теплообменника, передавая рабочему телу свою теплоэнергию и далее выводятся через дымоход.

И камера загрузки, и камера сгорания пиролизного котла облицованы огнеупорной футеровкой, а это значительно повышает температуру внутри котла, создавая идеальные условия для качественного и эффективного горения дров.

Схемы подключения пиролизных котлов

Существует большое количество схем подключения пиролизных котлов, среди которых можно выделить простые системы, а также системы, предусматривающие наличие специальных аккумулирующих ёмкостей, которые в экстренном случае способны обогревать помещение на протяжении двух суток. Таких схем не менее сорока, но неизменными всегда являются, помимо самого котла, элементы обвязки котла. К их выбору надо подходить крайне серьёзно.

Для того чтобы обеспечить эффективную работу котла важно правильно подобрать трубы, фитинги, фильтры, отводы и обратные клапаны, представляющие особый интерес в плане безопасности. Немалое значение имеет выбор циркуляционного насоса и бака-расширителя. Что касается насоса, то стоит обратить внимание на устройства немецкого производства. Они стоят несколько дороже, но являются более долговечными и имеют лучшие показатели относительно производительности.

Когда все элементы системы отопления подобраны, можно приступать к монтажу котла по одной из имеющихся схем. Можно для этого привлечь специалистов, но гораздо дешевле выполнить все работы самостоятельно, ведь стоимость монтажных работ часто превышает стоимость котла и элементов обвязки котла вместе взятых. Однако стоит отметить, что для этого надо иметь определённые навыки, и не стоит забывать о той степени опасности, которую таят в себе котлы отопления, даже такие безопасные, как газогенераторные котлы.

• Делают ли котлы на дровах двухконтурные своими руками?
• Альтернативное отопление частного дома – прихоть или жизненная необходимость
• Виды и устройство пиролизных котлов длительного горения
• Краткий обзор систем для газового отопления частного дома
• Как выбрать газовые котлы отопления — основные критерии

Достоинства пиролизных котлов

Наглядная схема пиролизного котла.

Несомненным преимуществом пиролизного котла является автоматика эксплуатационного процесса. Так, лучший котел, работающий на дровах, позволяет регулировать настройки мощности от тридцати до ста процентов. Использование такого котла выгодно тем, что его устройство рассчитано на низкое потребление топлива.

Пиролизные печи чрезвычайно просты в эксплуатации и не нуждаются в специальной очистке. Для поддержания оптимальной температуры в помещении своими руками достаточно подавать топливо всего несколько раз в сутки, установка сама будет поддерживать горение. Очень важно, чтобы исправно работал дымоход.

Во многом стоимость такой печи зависит от страны-производителя и различных дополнительных функций, выполняемых котлом, без которых можно спокойно обойтись.

Принцип работы котла обустроен так, что выгода его использования будет видна уже через неделю после начала эксплуатации. Комфортность и легкость в использовании, экономия топливных материалов, высокая мощность с лихвой окупают стоимость котла.

Схема обзора пиролизного котла.

Жидкое топливо и газ доступны далеко не в каждой местности и реализуются по высокой цене. Принцип работы пиролизной печи спроектирован таким образом, чтобы появилась возможность применения одного из самых дешевых природных топливных ресурсов. Во время работы котла совершаются действия, во время которых появляется возможность использования древесных отходов.

В отличие от котлов, работающих на угле, печь, функционирующая на дровах, выделяет большое количество тепла с коэффициентом полезного действия выше восьмидесяти. Газ, выделяющийся от древесного топлива, возникает в топливном бункере. Далее он проделывает путь через специальную форсунку, и на выходе в дымоход получается чистейшее белое или желтое пламя.

Далее образованный генераторный газ подается в участок топки, где и происходит его сжигание. Таким образом, посредством теплообменника происходит утилизация теплоты, которую производят дымовые газы, исходящие от систем отопления. Контроль над осуществлением пиролизного процесса можно производить своими руками путем подачи необходимого объема воздуха в область предпотока.

Блиц-советы

1. Дымоход, который используется для удаления продуктов горения, должен быть изготовлен из жести, а верхняя часть, которая будет контактировать в зимнее время с холодным воздухом из двухслойной жести с теплоизолятором между двумя слоями.
2. Дымоход должен располагаться вертикально с минимальными зазорами в местах сочленения патрубков.
3. Данная модель пиролизного котла предназначена для использования в системе отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя, поэтому в систему необходимо установить насос достаточной мощности.

Чертежи.

Мы хотим вам настоятельно порекомендовать пользоваться теми схемами и чертежами, которые прикреплены к этой статье. В предложенных схемах вы сможете найти: схему кроя металла, а так же технологию сборки. Для того чтобы просмотреть чертежи вам будет нужно установить программу DWG True View. Стоит отметить, что мы представили вашему вниманию самые подробные схемы котла пиролизного типа. Данные схемы вы больше не найдете нигде на просторах интернета, к тому же еще и совершенно бесплатно.

Если особого доверия к интернету у вас нет, то у вас есть возможность обратиться к специалистам своего дела, которые помогут вас составить схемы. Только вам стоит помнить, что ценовая политика таковых схем вам обойдется приблизительно в 60 долларов. Прочие схемы в интернете не более чем набросок.

Применение газогенераторных котлов

Хотя подобные котлы чаще всего используются в промышленных масштабах, тем не менее, их применение возможно и обычными людьми.

Существуют бытовые котлы, в которых топливо горит по 10-12 часов, то есть всего два раза в сутки.

Золы в топке после сгорания остаётся очень мало, так как топливо сгорает почти полностью, соответственно обслуживание таких котлов сведено к минимуму.

Такие котлы выпускают как именитые фирмы, например Buderus, так и отечественные производители, такие модели как, “Траян”,”Буржуй К” и другие.

Практически идеальный случай – эксплуатация подобного оборудования, на небольшом производстве, например в столярном цехе, отходы из которого можно использовать именно в таком оборудовании.

Для бытовых нужд специалисты рекомендуют использовать так называемые пеллетные котлы.

Для автоматической загрузки в таких котлах имеется бункер, куда засыпается топливо, которое после этого самостоятельно и в нужном количестве подаётся в топку:

Их топливо – пеллеты, которые состоят из прессованных опилок, коры, стружек и других подобных отходов.

Преимущества такого варианта очевидны:

• Прессованное топливо занимает минимум места и его очень удобно хранить.

• Использовать пеллеты можно сразу, без предварительной подготовки.

• Пирализ в таких котлах не требует существенных размеров первичной камеры, следовательно, подобное оборудование занимает меньше свободного пространства.

• Возможность реализации автоматической подачи топлива в топку.

Естественно, что такие котлы имеют конструкционную возможность включать в общую систему бойлер, чтобы потребитель мог дополнительно получать горячую воду для своих нужд.

Пиролизная печь как альтернатива котлу

Специалисты считают, что изготовление пиролизных котлов малой мощности нецелесообразно. Поэтому в домах с небольшой площадью при отсутствии возможности электрического или газового отопления, подходящим вариантом является сооружение пиролизной печи. Принцип работы такого устройства подобен тому, что используется в котлах при сгорании твердого топлива.

Сооружение классического варианта печи из кирпича, оборудованной водяным контуром является хорошим техническим решением проблемы организации отопления. Подобная конструкция объединяет преимущества двух агрегатов: традиционной печи и котла длительного горения.

Пиролизная печь

Преимущества

Выделим основные достоинства, которыми обладает пиролизная печь:

1. Высокий КПД – до 85%. Если сравнивать с обычными печами, это очень хороший показатель.
2. Быстрый нагрев топлива. Достижение комфортной температуры в помещении за короткий промежуток времени.
3. Экологичность. Продукты сгорания содержат вредные вещества в крайне малой дозировке. Поэтому такие печи называют бездымными: отсутствует сажа, чистый дымоход.
4. Экономичность работы. Обеспечивается за счет продолжительного и полного сгорания топлива.
5. Широкий диапазон тепловой мощности. Печь способна функционировать в диапазоне от 5 до 100%.
6. Может применяться разное топливо, кроме рекомендованных видов: автомобильные покрышки, мусор, сырые дрова и прочие.
7. Не нужен постоянный контроль. Топливо загружается раз в сутки, а золу можно выгружать гораздо реже.
8. Можно сделать своими руками. Достаточно составить правильную схему, сделать чертеж, по которому можно реализовать задачу.

Мощный пиролизный котел

Топливо

Оптимальным сырьём для пиролиза является древесина твёрдых лиственных пород, но успешно в качестве топлива используются и другие виды органического сырья.

• древесная стружка и щепы;
• пеллетные гранулы;
• солома или жмых;
• топливные брикеты;
• уголь, кокс.

Если в пиролизной печи проводится утилизация горючих отходов, важно, чтобы в закладке присутствовало не менее 70% органического топлива.

Схема устройства пиролизной печи

Также важны и физически характеристики древесины. Толстая кора или гнильможет оказать негативный эффект на пиролизный процесс, в несколько раз снижая выход газовыделений. Крупные бревна значительно увеличат длительность процесса, но и снизят энергоэффективность.

Как сделать агрегат своими руками

Чтобы сделать такое сложное устройство, понадобится достаточно широкий набор инструментов и материалов. Вот примерный их список:

• электрическая дрель;
• сварочный аппарат (рекомендуется модель постоянного тока);
• несколько упаковок электродов;
• болгарка;
• шлифовальный круг на 125 мм;
• отрезной круг на 230 мм;
• металлические листы 4 мм;
• набор труб различного диаметра;
• набор профтруб 2 мм;
• несколько полос стали разной ширины и толщины;
• вентилятор;
• термодатчик.

Из металлических листов

1. Приобрести стальные листы и трубы, разрезать их на куски нужного размера можно на металлобазе. Рубка гильотиной обеспечит точность размеров, позволит сделать идеальные срезы и ровные сварные швы.

Разрезать лист стали на куски

Сварить корпус котла

Выполнить шлифовку корпуса

Выполнить монтаж воздуховода

Из газового баллона

Если в хозяйстве есть использованный старый газовый баллон, то из него можно самостоятельно сделать отличный пиролизный котел. Оптимальный объем баллона для работы 50 л. Дополнительно понадобится арматура, полоса стали.

Принцип работы пиролизного котла из газового баллона

1. Баллон обрезать вверху, удалить закругленную часть, из которой можно будет сделать крышку. отшлифовать, сбоку нужно вырезать загрузочное отверстие, куда будет поступать топливо. Сгоревшие дрова будут проваливаться вниз сквозь решетку из арматуры, оставляя минимум золы и сажи.

Срезать у газового баллона верхнюю часть

Выполнить монтаж дымохода

Сделать поршень для котла

Из кирпича

Печь из кирпича будет более громоздкой, для нее необходимо выделить специальное место. Чтобы пол выдержал значительный вес печи и не подвергся деформации, необходимо сделать фундамент из бетона, разобрав часть финишного напольного покрытия. Важно понимать, что кирпичом обкладывается металлический котел, поэтому предстоят не только кладочные, но и сварочные работы.

Для строительства печи мастеру следует подготовить материалы и инструменты:

• обычный кирпич для выкладки основания, 100 шт. шамотного кирпича, 350 шт. огнеупорного керамического кирпича. Количество может варьироваться в зависимости от габаритов котла;
• поддувальная и топочная дверцы;
• базальтовый картон;
• лист стали размерами 6000х1500 мм и толщиной 3-4 мм;
• профтруба 800х400 и трубы 57 мм, 32 мм и 159 мм;
• чугунный колосник — 3 шт.;
• вентилятор, мощностью не менее 300 Вт;
• рычажный терморегулятор;
• сварочный аппарат;
• дрель;
• болгарка с большим и малым диаметром круга;
• набор электродов;
• термодатчик.

Пошаговая инструкция для монтажу кирпичной пиролизной печи:

Очень важно выбрать подходящую и несложную схему выкладки и составить по ней рабочий чертеж. Согласно выбранной схеме, вывести основание в ноль обычным кирпичом, дождавшись полного высыхания бетонного основания.

Схема работы пиролизной печи из кирпича

Кроме того, следует придерживаться ряда рекомендаций:

• рекомендованная толщина стали, которая используется при самостоятельном изготовлении пиролизного котла, составляет 4 мм. Однако в целях экономии для корпуса устройства можно использовать трехмиллиметровую сталь;
• загрузочное отверстие для топлива у самодельных моделей обычно размещают несколько выше, чем у обычных твердотопливных котлов;
• обязательно нужно установить ограничитель, который позволит контролировать количество воздуха, поступающего в топливную камеру, а также своевременно подкладывать дрова или брикеты;
• для изготовления ограничителя можно использовать трубу диаметром около 70 мм, длиной чуть больше корпуса устройства;
• к нижней части ограничителя следует приварить стальной диск, образующий со стенками трубы зазор около 40 мм;
• для установки ограничителя в крышке котла следует сделать соответствующее отверстие;
• загрузочное отверстие для дров следует сделать прямоугольным. Закрывают это отверстие дверцей, со специальной стальной накладкой, обеспечивающей надежное прилегание;
• ниже необходимо сделать отверстие для удаления золы;
• трубу, по которой движется внутри котла теплоноситель, нужно сделать с изгибом, чтобы максимально улучшить отдачу тепла;
• количество теплоносителя, поступающего в котел, можно регулировать с помощью установленного снаружи вентиля.

Корпус пиролизного котла следует изготавливать из достаточно прочной стали, способной выдержать высокую температуру. Толщина металла должна быть не менее 3 мм