Піролізний котел своїми руками

Газогенераторні та піролізні котли отримали популярність при опаленні житлових і промислових приміщень. Принцип їх роботи дещо відрізняється від звичних твердопаливних моделей. Однак більш складна конструкція пристрою надає масу переваг і економію коштів, витрачених на опалення. Принцип роботи і пристрій піролізного котла

Основним елементом будь-якої опалювальної системи є котел. Завдання котла – нагріти за допомогою палива теплоносій, а потім передати його систему опалення. Одним з найбільш перспективних і економних побутових котлів вважаються піролізні котли.

Піролізний котел – підвид твердопаливного котла (зазвичай водогрійного), у якому процес згоряння палива і виходять з нього летких речовин, відбувається окремо. Такі котли ще називають газогенераторными.

Піроліз – здатність деревини розкладатися під час горіння на тверді залишки (вугілля) і газ. Для протікання двох процесів повинні дотримуватися дві умови:

висока температура;
недолік кисню.

Необхідні умови забезпечує спеціальна конструкція, реалізована в піролізних котлах. У такому обладнання топка поділена на дві частини. В камері завантаження (перша частина) горить і при нестачі кисню пиролизуется паливо. У камері згоряння (друга частина) догорають виділяються гази – в цей відсік надходять вторинний повітря. Подібна конструкція мінімізує відведення тепла з камери первинної завантаження.

Обидва відсіку розділені колосником, на який розміщується паливо. Повітря подається зверху вниз і проходить крізь паливо – це характерна відмінність котлів піролізного типу від інших теплогенеруючих установок. Топка має підвищений аеродинамічний опір, тому облаштування тяги, зазвичай, примусове. Як правило, використовується димосос або дутьевой вентилятор.

Робота піролізних котлів тривалого горіння відбувається в такій послідовності:

Дрова (або інше паливо) поміщаються на колосник і підпалюються.
Після закриття дверцят запускається димосос.
Під дією високої температури (до +800°С) відбувається обвуглювання, виділяється деревний газ.
Виділилися продукти (чадний газ, водень, вуглеводні і азот) надходять під колосник.
До продуктів піролізу додається продув - леткі речовини поступово зникають, а частину тепла повертається до шару дров, розташованих знизу.
Тепло використовується для нагрівання теплоносіїв – повітря, води.

Достоїнства і недоліки піролізного котла

Піролізні котли завоювали свою популярність завдяки ряду переваг:

Повне згоряння палива забезпечує економічність горіння. Крім того ця якість дозволяє рідше проводити чистку зольника і газоходів.
Регульований процес горіння дозволяє збільшувати тривалість згоряння однієї топки (близько 12 годин).
Знижуються викиди шкідливих речовин в атмосферу – висока температура в камері зверху пригнічує СО.
Для топки підходять великі, неколотые дрова.
Можливість повної автоматизації роботи котла і підключення до будь-якій системі опалення.
Котел може утилізувати гуму, пластмасу і полімери, не забруднюючи при цьому навколишнє середовище.

Важливо! Газогенераторні котли ефективніше традиційних. ККД піролізного котла досягає 85%, а потужність обладнання можна регулювати в межах 30-100%

До недоліків піролізних котлів можна віднести:

Великі габарити установки.
ККД котла різко знижується, якщо в нього помістити паливо підвищеної вологості.
Енергозалежність котла – без димососа установка не буде працювати.
На малих завантаження (менше 50%) відзначається нестабільне горіння і поява дьогтю у газоходах.
Не можна організувати автоматичну подачу дров.
Висока вартість піролізних котлів. Заощадити можна, якщо зробити котел самостійно. Але виготовлення котла – досить складний процес, що вимагає точних розрахунків, розробки креслення і грамотної складання.

Паливо для піролізного котла

Для пирокотлов краще використовувати паливні пелети або дрова. Деревину можна завантажувати діаметром 100-250 мм, довжиною 400-450 мм Розміри паливних брикетів – 300х30 мм Дрібні деревні відходи і тирсу можна палити разом з дровами, але їх має бути не більше 30% від загального обсягу камери завантаження.

Котел працює на максимальній потужності, якщо використовується висушена деревина. Крім того, ця умова дозволяє продовжити термін експлуатації установки.

Теплота згоряння 1 кг дров вологістю 20% становить 4 кВт/годину, а деревини з вологістю 50% - 2 кВт/год

У промислових установках можуть використовувати піролізне масло – розріджений дьоготь деревний. Матеріал має високу теплотворну здатність – близько 40 000 кДж/кг, але пиромасло володіє сильною кислою реакцією, що негативно позначається на футеруванні та металі. Тому його застосування в побутових котлах не бажано.

Робити чи ні піролізний котел самостійно

Піролізний котел – це сучасно і ефективно, але, – дорого. Вартість простого вітчизняного котла – не менше 1000 дол. США, ціни на імпортні газогенераторні установки на порядок вище.

Цілком реально зробити піролізний котел самостійно або замовити виготовлення установки у фахівців. Другий варіант обійдеться дорожче першого, але порівняно з купівлею нового обладнання вдасться заощадити чималу суму грошей (залежить від розмірів котла).

Звичайно, процес складання котла не можна назвати абсолютно дешевим і простим. Перед виготовленням обладнання необхідно оцінити власні можливості й сили, вивчити всю інформацію по складовим елементам та роботі котла.
Твердопаливний піролізний котел своїми руками: покрокова збірка
Розробка креслення та розрахунок піролізного котла

При роботі важливо точно слідувати розробленими кресленнями піролізного котла. Наведемо креслення найбільш розповсюдженої конструкції, який застосовується при самостійній збірці. Опалювальний апарат розрахований на 40кВт. Конструкцію приладу можна змінювати, але внутрішній об'єм повинен залишатися незмінним.

Для приватного будинку зазвичай досить котла потужністю 40 кВт. При виготовленні установки більшої/меншої потужності необхідно відповідно коригувати та інші параметри котла. Правильне співвідношення розмірів піролізного котла гарантує ефективність і довговічність установки.

Важливо! Для невеликого будинку оптимальним варіантом стане котел потужністю 25-30кВт. Виготовлення компактного обладнання дозволить заощадити кошти та час на складання

Інструменти і матеріали

Для роботи знадобляться наступні інструменти:

зварювальний апарат (бажано, постійного струму);
електродриль і набір свердел по металу;
болгарка;
кутова шліфувальна машинка;
плазморез або газовий різак – для створення отворів великого діаметра (при наявності досвіду цю роботу можна зробити болгаркою);
слюсарні інструменти (напилок, молоток, зубила, струбницы).

Перелік необхідних матеріалів:

Листова сталь (5 мм) – для виготовлення камери спалювання і газифицирующей камери. Листова сталь (4 мм) – для зовнішньої обшивки. Загальний метраж сталевих листів – 8-10 кв. м.
Труба для теплообмінників: довжина – близько 10 м, діаметр – 57 мм, товщина стінки – 4,5 мм.
Труба для борова: довжина – 0,5 м, діаметр 159 мм, товщина стінки – 4,5 мм.
Вогнетривка шамотна цегла – 20-25 шт.
Профільна труба 60х30х2 і 80х40х2 по 2 метри.
Труба довжиною 2 м, діаметром 32 мм, товщиною стінки – 4,5 мм.
Сталева смуга 30х4 мм - 2 м.
Круги відрізні 230 мм, 125 мм – по 10 шт.
Електроди – 5 пачок.
Шліфувальні кола 125 мм – 5 шт.
Відцентровий дутьевой вентилятор.
Датчик температури.

Збірка піролізного котла

Наведемо основні етапи по виготовленню піролізного котла:

Скласти оптимальний план розкрою заготовок. Бажано листи металу порізати відразу на металобазі. Звичайно, це послуга не безкоштовна, але дає суттєві переваги: рівний розріз і економію часу.
Виготовлення внутрішньої частини котла – зварювання камери спалювання і газифицирования.
Після створення каркаса камер приварити повітроводи і задню стінку відсіку газифікації. Під димохідний канал прорізати отвір в задній стінці.
Ввести трубу подачі вторинного повітря в камеру спалювання. Труба з'єднується з фасадом котла за допомогою профільної труби розміром 20х20 мм
Виготовлення теплообмінника. Газовим різаком випалити на заготовленої пластині отвори діаметром 57 см під труби.
Нарізати труби теплообмінника, насадити на опорні пластини і прихопити в декількох місцях зваркою. Перевірити розміри і остаточно ошпарити стики.
Теплообмінник приварити до котла. Виготовити та встановити дросельну заслінку димоходу.
В передній стіні камери котла зробити отвори для труб подачі первинного/вторинного повітря. Передню стінку встановити на своє місце.
Борів та задню кришку приварити у місці дросельної заслінки. Після цього зачистити всі шви шліфувальним диском. Внутрішній короб котла зібраний.
Для кріплення зовнішньої обшивки наварити на корпус котла відрізи куточка №25.
На раскроенном аркуші обшивки зробити наскрізні отвори для кріплення до корпусу котла.
Зіставити отвори з куточками і приварити так, щоб обшивка міцно скрепилась з підставою. Обшити всі сторони установки (крім верхньої кришки). Стики проварити і зачистити.
Перевірка герметичності швів. Заглушити всі отвори (вхід/вихід/злив теплоносія) і через верхню кришку наповнити котел водою. Місце протікання позначити крейдою.
Заслінки відрегулювати різьбовими шпильками. Повітряні отвори прикрити спільним кожухом.
Виготовити і навісити дверцята камер котла. Дверцята повинні бути оброблені чавунними пластинами або шамотною цеглою.
З розпиляного цегли створити футеровку для нижньої частини камери газифікації.
На профільну трубу воздуховода приварити фланець, закріпити відцентровий вентилятор.
Зробити футеровку камери спалювання шматочным цеглою.
В канали газоходи теплообмінника помістити турбулізатори (завіхрітелі) – вони сприяють поліпшенню теплопередачі і очищають труби газоходу від відкладень. Завіхрітелі прикріпити до коромыслу.
Перевірити герметичність котла і налаштувати тиск 4 бар. Для цього котел треба наповнити водою і підключити до нього опрессировщик.
На трубу подачі в опалювальній системі вмонтувати група безпеки котла (манометр, автоматичний аварійний клапан).
Піролізні установку бажано обладнати автоматикою з термодатчиками, які будуть відслідковувати роботу котла, робити зупинку/запуск.

Введення котла в експлуатацію

Перед запуском котла, його треба під'єднати до димоходу і наповнити водою. На котлі обов'язково повинен бути термометр для контролю температури теплоносія. Для установки термометра в проектах котлів передбачені отвори.

Введення системи піролізного котла в експлуатацію відбувається в такій послідовності:

Вентилятор підключити до електромережі і перевірити його роботу. Виставити повітряні заслінки на середнє положення.
В камеру газифікації покласти папір, а зверху неї розкласти невелику кількість дров. Закрити двері камери газифікації.
Дросельну заслінку димоходу відкрити, включити вентилятор і підпалити папір.
Коли дрова добре розгоряться заслінку димоходу треба закрити.
Контроль запалювання факела згоряння піролізних газів виконується через нижню камеру спалювання.
Інтенсивність/колір полум'я регулюються переміщенням заслоно. При правильному налаштуванні котла полум'я жовто-білого кольору.
Засікти, через скільки часу вода в котлі закипить. При досягненні температури +100°С відключити вентилятор. Після цього вогонь згасне, а вода почне поступово остигати.

Техніка безпеки

При установці котла повинні бути дотримані вимоги пожежної безпеки:

Для опалювального котла піролізного типу необхідна наявність окремої котельні.
Встановлювати котел треба на цегляну або бетонну основу.
Розмір вентиляційного отвору в приміщенні має бути не менше 100 кв. см.
Відстань від котла до стін – мінімум 20 см.
Перед котлом треба покласти листовий метал товщиною 2-3 мм.
Димар треба ізолювати утеплювачем.

Приймати рішення про самостійне виготовлення піролізного котла треба виважено. Така установка конструкційно – вельми складна. Звичайно, вийти заощадити велику суму грошей, але для забезпечення максимально ефективної та безпечної роботи необхідно дотримуватися численні нюанси і особливості.