Как правило, при изготовлении такого отопительного оборудования своими руками за основу берется популярная схема Беляева. Нельзя сказать, что это простое решение, позволяющее без проблем построить систему отопления. Но, пожалуй, это одно из тех решений, которые реально можно реализовать.
Пиролизный котел своими руками: устройство, схемы, принцип работы
Термин «пиролиз» обозначает процесс, при котором происходит медленное сгорание твердого топлива с образованием газообразной среды. Несмотря на «профессорское» название конструкции, построить пиролизный котел своими руками относительно просто, и самодельный котел довольно распространен на практике.
Объясняется это просто — дровяной пиролизный котел проще в обслуживании, зачастую эффективнее и экономичнее, чем другое подобное оборудование. Давайте вместе разберемся, как работает такое устройство и что необходимо для его сооружения.
Принцип действия пиролизных котлов
Котлы для систем отопления, использующие в качестве топлива твердые горючие материалы, помимо классических, называются также пиролизными. Обычно их относят к газовым котлам.
Чтобы лучше понять, как работает пиролизный котел для бытового использования, полезно подробнее рассмотреть конструкцию этого прибора. Начнем с характеристики топки как основного компонента отопительной конструкции. Рабочая зона топливной камеры пиролизных котлов разделена на две отдельные камеры.
Конструкция пиролизного котла состоит из следующих частей: 1 — камера сгорания (пассивная), в которой происходит процесс пиролиза (неполного сгорания). 2 — камера сгорания (активная), которая образуется в процессе пиролиза.
Одна из камер заполняется твердым топливом: дровами, пеллетами, брикетами и т.д. Здесь начинается первичный процесс горения твердого топлива при ограниченной подаче воздуха. В таком состоянии топливо не горит, а тлеет. Газы, выделяющиеся при медленном горении, направляются в другую зону камеры, активную, где происходит их интенсивное сжигание при увеличенной подаче воздуха.
Этот процесс горения технически прост. Две области общей камеры просто разделены решеткой и соплом. Верхняя часть камеры представляет собой пассивную камеру сгорания, а нижняя часть — активную камеру сгорания. Следует отметить конструктивную особенность — верхнюю подачу воздуха в камеру сгорания (верхнее дутье).
По сути, в этом и заключается отличие конструкции газогенераторного котла от классической конструкции отсека, где используется нижняя подача.
Классическая конструкция воздушного насоса (часто его называют — вентилятор, но технически это неверное название), который используется в системе пиролизного котла. Это важная деталь, обеспечивающая эффективность работы системы.
Технологически организация принудительного потока также характерна для устройства крекинг-котла. Конструкция двухступенчатой камеры сгорания имеет повышенное аэродинамическое сопротивление. Поэтому здесь необходима установка воздушного насоса.
Исходные данные для вычислений
Цена самостоятельно построенной системы может быть значительно снижена за счет правильного подбора и поставки материалов и комплектующих. Это можно сделать с помощью опытного мастера или самостоятельно при сооружении сплит-котла. Исходя из этого, определяется количество и состав материалов, чтобы их не пришлось закупать в больших количествах. Самостоятельная сборка также может сэкономить деньги, но только в том случае, если вы знаете, как правильно выполнить обшивку и сварку. Водяная рубашка установки является сосудом, работающим под давлением, поэтому качество сварных швов должно быть высоким.
Прежде чем строить крекинг-котел, необходимо определить его параметры. Самым важным параметром является производство тепла, необходимого для отопления дома. Его можно рассчитать, исходя из общей площади всех этажей здания, по принципу: на 10 м2 требуется 1 кВт тепловой энергии. Рассчитанное значение умножается на коэффициент запаса, который по стандарту составляет 1,2. На практике предпочтительнее коэффициент не менее 1,5, так как различные породы древесины имеют разную теплоту сгорания.
Пиролизные системы работают по тому же принципу: газы, выделяющиеся из древесины при сжигании в печи, поступают во вторичную камеру сгорания. Расположение камер сгорания и других компонентов может быть различным, пример см. на рисунке.
Схема пиролизного котла
Конструктивные особенности
Наиболее распространенная конструкция импровизированного пиролизного котла состоит из верхней камеры сгорания и вторичной камеры внизу. Такая конструкция наиболее проста в изготовлении и хорошо зарекомендовала себя на практике. Топка и камера сгорания изнутри выложены огнеупорным кирпичом. Воздух подается вентилятором через специальные отверстия, а между камерами находится щелевидное отверстие — рабочее сопло. Размер отверстия зависит от мощности установки.
Пламя горелки из сопла нагревает дно камеры, под которым находится водяная рубашка. Нагретая вода поднимается наверх и обтекает дымовые трубы теплообменника, через которые выходят продукты сгорания. Таким образом, система пиролизного котла данной конструкции обеспечивает двойной нагрев теплоносителя.
Для поджига дров в заднюю стенку камеры сгорания встроен клапан прямого действия, который открывается вручную с помощью ручки, установленной снаружи корпуса. Как только топливо воспламеняется, клапан закрывается, запускается вентилятор, и система начинает работать. Для того чтобы вся система работала равномерно и эффективно, сначала необходимо рассчитать пиролизный котел. Основой для этого является необходимый тепловой КПД системы.
Основные характеристики пиролизных котлов
Основные особенности пиролизных котлов заключаются в следующем:
- Возможность изготовления из недорогих конструкционных материалов.
- Длительное время одного цикла пиролиза, достигающего около 30 часов,
- Полная взрыво и пожаро-безопасность.
- Простота конструкции, доступная для самостоятельного изготовления.
- Широкий спектр используемого древесного топлива (от классических дров до пеллет).
- Высокая экологичность котлов, низкое количество продуктов сгорания.
Как часть нужно подкидывать дровишки?
При использовании обычного котла приходится добавлять топливо как минимум каждые два часа. Причина этого — высокая интенсивность горения топлива в топках такой конструкции. Большая часть тепла буквально выходит «из дымохода». КПД таких котлов минимален, к тому же остается много остатков, которые приходится регулярно удалять.
С другой стороны, если ограничить доступ кислорода, время горения значительно увеличивается. Тепло выделяется не только в процессе расщепления плавления, но и при сгорании выделяющихся газов. Следовательно, время работы заряда может увеличиться до суток и более.
Процесс изготовления пиролизного котла своими руками
Следует сразу отметить, что пиролизные котлы можно использовать не только для отопления. Их можно использовать и для непосредственного обогрева небольших помещений, например, хлева с животными или гаража.
Тены с топливом
Хорошая новость для владельцев: ваш котел можно «топить» не только дровами, но и отработанным моторным маслом. Цена этого топлива просто смешная, а в пиролизном котле оно горит не хуже, чем обычные дрова. Но есть одна загвоздка: котел, «работающий» на отработанном масле, должен иметь специальную конструкцию.
Схема пиролизного котла на отработке
Построить такой котел очень просто. Он состоит из двух емкостей: нижней емкости, в которую загружается топливо и в которой происходит процесс пиролиза, и верхней воздушной камеры.
Простейшая печь для крекинга отработанного тепла
К днищу приваривается толстостенная труба, в которой просверливаются отверстия. В этой трубе происходит дожигание паров «отработанного продукта».
Форма пиролизной печи
Верхняя воздушная камера оснащена перегородками, которые направляют горячий воздух по изогнутой траектории, увеличивая теплопередачу из верхней камеры в помещение.
Подробное описание конструкции пиролизного котла.
Дымовые газы отводятся в атмосферу через дымовую трубу, приваренную к верхней камере.
Такой котел можно легко усовершенствовать. В этом случае рядом с нижним котлом устанавливается накопительный бак, соединенный с ним трубой. Это действует как сообщающийся резервуар.
Но будьте осторожны, наливать воду в такую печь категорически запрещено. Ее не следует ставить в месте, где может пойти дождь. При попадании воды раскаленное масло вспенивается и резко увеличивает свой объем. Это может привести даже к разрушению стекла.
Также учтите, что при строительстве такого камина дымоход должен быть высотой не менее двух метров.
Если оборудовать верхнюю камеру такой печи водяной рубашкой, то она вполне может нагревать проходящую через нее воду. Верхняя камера может также нагревать проходящий через нее воздух.
Промышленные пиролизные котлы
Пиролизный котел для древесных отходов
Возможно, у вас на участке скопилось много древесных отходов, таких как стружка, опилки или опилки. Чтобы эффективно сжигать эти отходы, можно построить специальный котел. Такое устройство также незаменимо на деревообрабатывающих предприятиях.
Самостоятельная сборка пиролизного котла из бочки
Технология сборки
-
Последовательность операций может быть различной, но опыт мастеров показывает, что сборку котла своими руками лучше проводить так:
- По приведенному базовому чертежу выполняют рабочий, с размерами, уточненными по таблице и расчету.
- Из листов металла и труб болгаркой вырезают заготовки для сборки агрегата. Отверстия для труб и штуцеров выполняют с помощью дрели и электролобзика или плазмореза — второй вариант предпочтительнее, так как позволяет сделать идеально ровный срез.
- Сваривают топочную камеру из металла 4-5 мм толщиной. Вваривают перегородку, образующую дымооборот в задней части топки. Между загрузочной камерой и зоной дожига из уголка или стальной полосы делают опору для колосника. Колосник лучше устанавливать чугунный — он прослужит дольше, а при деформации или прогорании можно легко его снять и заменить.
- К камере в верхней его части приваривают дымовой патрубок и трубу с заслонкой для подачи воздуха. На выходе предусматривают посадочные места для дымососа.
- Выполняют проемы для дверок топочной и зольной камеры из обрезков металла.
- Наваривают перемычки, которые будут соединять внутреннюю и внешнюю стенки теплообменника и компенсировать перепады давления. Их можно сделать из стальной полосы. Перемычки должны располагаться вертикально, чтобы не мешать естественной циркуляции теплоносителя.
- Постепенно приваривают внешние стенки теплобменника, соединяя их с перемычками. В отверстия на задней стенке котла приваривают штуцера для подачи воды в систему.
- Делают из листового металла дверцы. Их выполняют двойными со слоем теплоизоляции — асбестовой тканью. Дверки крепят к котлу на петли или продумывают другой тип крепления.
- Топку в зоне дожига футеруют шамотным кирпичом в четверть кирпича на жаропрочный раствор.
- К котлу приваривают или крепят на болты регулируемые ножки, позволяющие выставить его строго горизонтально.
- Корпус шлифуют, удаляют окалину, после чего своими руками покрывают его жаропрочной краской из баллона.
- Устанавливают дымосос между дымовым патрубком и дымоходом, подключают его к сети.
- На верхней части котла устанавливают контроллер, а датчик размещают в теплообменнике рядом с выходным штуцером.
На этом сборка котла завершена, можно подключать его к системе отопления и начинать строительство.
Подключение котла к отопительному контуру
Котлы длительного горения, которые мы строим, могут работать в системах с естественной или принудительной циркуляцией — их конструкция очень надежна. Системы с естественной циркуляцией устанавливаются в зависимости от угла наклона труб, с принудительной циркуляцией — путем подключения циркуляционного насоса с необходимой мощностью, которая определяется расчетом.
Поскольку теплообменник склонен к коррозии при низких температурах, рекомендуется всегда контролировать температуру воды на входном патрубке. Она не должна опускаться ниже 60 градусов Цельсия. Чтобы поддерживать ее в этих пределах, между прямой и обратной трубой встраивается рукав, через который обратная вода разбавляется горячей водой до нужной температуры.
Чем топить пиролизный котел?
Виды топлива
Сплит-котел можно использовать для отопления:
- дрова;
- торф в брикетах;
- антрацит;
- древесные гранулы и брикеты;
- бурый уголь;
- кокс.
Упомянутые виды топлива отличаются по своей теплотворной способности. От этого параметра напрямую зависит эффективность системы сгорания. Использование топлива с более низкой теплотворной способностью может снизить КПД котла на 30% и более.
Наиболее часто используемыми видами топлива для сжигания в сплит-котлах являются брикеты и пеллеты. Брикеты могут быть изготовлены из древесины, соломы или торфа. Брикеты, изготовленные методом прессования, являются идеальным вариантом. Те же брикеты, изготовленные из опилок, следует использовать только в сочетании с бурым углем или дровами.
Древесина или солома также могут быть использованы для изготовления пеллет. Материал прессуется так же, как и брикеты.
Нередко для сжигания топлива в пиролизных котлах используются дрова. Чтобы обеспечить максимальную эффективность работы котла и снизить расход топлива, рекомендуется использовать древесину с влажностью не более 20%.
В целом, выбор топлива должен зависеть от местности, в которой расположен ваш дом. Если вы живете в лесной зоне, хорошим выбором будут дрова. Жители степных районов, напротив, должны предпочесть уголь в качестве топлива для отопления.
Если у вас есть доступ к любому виду топлива, выбирайте то, у которого самая высокая теплотворная способность. Это даст вам наибольшую эффективность при наименьшем потреблении.
Цены на брикеты топливные
Советы специалистов по топке котла
Давайте посмотрим, что говорят эксперты о выборе лучшего топлива.
Например, при сжигании древесины образуется много дыма. Чтобы избежать этого, кладите более толстые поленья по краям загрузки, а более мелкие дрова — в середине.
В густонаселенных районах рекомендуется не использовать торф, так как он выделяет много углекислого газа и выбрасывает в атмосферу различные крупные частицы, что не очень приятно для соседей.
Для эффективного использования антрацита необходим мощный камин. Мощности пиролизного котла обычно не хватает для полного сжигания этого топлива. Чтобы сократить расходы, следует отсеивать крупные остатки золы и использовать их повторно.
Если вы владеете навыками сварки и следуете приведенным выше рекомендациям, вы можете самостоятельно построить эффективный, надежный, безопасный и экономичный пиролизный котел таким способом.
