Пиролизный котел длительного горения с водяным контуром своими руками – Пиролизный котел своими руками: чертежи и принцип работы

Котлы длительного горения с водяным контуром своими руками

Котлы длительного горения с водяным контуром – распространённое решение вопроса отопления и горячего водоснабжения, особенно в районах, удаленных от газовых магистралей. Топливо, используемое для работы, достаточно разнообразно (дрова, уголь, пеллеты, опилки и другое), поэтому всегда можно подобрать удобную и экономичную модель.

Виды котлов длительного горения

Если котел с водяным контуром обладает сложными конструкционными особенностями, лучше приобрести готовый. Простые конструкции котлов для дома некоторые мастера собирают сами.

Котлы длительного горения для частного дома бывают разных форм и размеров, с водяным контуром или без, но в целом их делят на две группы:

1. Пиролизные. В данном типе печи топливо сгорает в несколько этапов: в первой камере при высокой температуре и с пониженным содержанием кислорода, при этом достигается процесс тления, и выделяются горючие газы, которые дожигаются во второй камере при обильном поступлении воздуха. КПД у некоторых моделей таких печей достигает 98%. Изготовить своими руками пиролизный котел с водяной рубашкой очень трудно, поэтому чаще собирают более простые варианты.
2. Классические. В таком котле топливо сгорает в обычном режиме, время горения увеличивается за счет объемной камеры сгорания, наличия теплообменника в виде нескольких водяных контуров. Самодельный классический котел по принципу работы идентичен печи, но за счет герметичности является более совершенной конструкцией, уровень КПД около 75 %. Чертежи классических печей длительного сжигания топлива по способу горения делят на:

• Модели с нижним горением, где подача воздуха контролирует мощность теплоотдачи и скорость горения топлива.
• Модели верхнего горения (более продуктивные), в них топливо горит равномерно и уровень КПД выше.

Классический котел с водяным контуром из подручных средств

Подготовительный этап создания печи длительного горения включает разработку проекта, создание чертежей и проведение расчетов мощности конструкции. Чем больше тепла необходимо для дома, тем больше должен быть объем топки, теплообменника.

Корпус котла изготавливают цилиндрической формы из трубы большого диаметра или листовой стали 3-5 мм толщиной. Водяной контур располагается в промежутке между внешним и внутренним слоем стали по всей стенке котла, дополнительно в верхней части конструкции могут быть добавлены регистры. С их помощью увеличивается площадь теплообменника и скорость нагрева воды, регистры соединяют противоположные стенки котла и могут быть изготовлены из прямоугольной или круглой трубы небольшого диаметра. Наличие регистров положительно сказывается на КПД конструкции.

В конструкции с нижним горением предусматривается две дверки: верхняя – для загрузки топлива, и нижняя – для розжига и удаления золы. Под топливником необходимо своими руками с помощью болгарки подготовить отверстие для колосниковой решетки и поддувальной камеры. С помощью поддувального отверстия будет регулироваться поток воздуха и скорость горения. Иногда поддув регулируется автоматически при помощи дополнительного оборудования: датчика температуры в водяном контуре и регулятора на заслонке. При понижении температуры воды в контуре поддувальная дверка открывается шире, и процесс горения усиливается.

Регулировать работу котла с нижним горением можно вручную, для этого в начале работы после розжига поддув делают максимальным, а после разгорания топлива и нагрева теплоносителя в отопительной системе поддув делают минимальным. Дымоход располагается в верхней плоскости цилиндра печи и отводит продукты сгорания за пределы дома.

Также можно изготовить котел длительного горения для отопления дома с верхней загрузкой. Его конструкция сверху отличается тем, что вся верхняя плоскость – это загрузочная дверца для топлива. Поэтому дрова в такой котел загружают большого размера, их сжигание происходит намного медленнее. Мощность горения регулируется поддувальной дверкой, дымоход выводится на стенке котла.

Чтобы сделать своими руками котел длительного горения с верхним горением понадобятся похожие материалы, как и для предыдущего варианта. Корпус также вмещает водяной контур, в нижней части патрубком подводится холодная вода, в верхней – выход горячей воды. Топливо также загружается через верхнюю камеру. Сверху по диаметру цилиндра печи на него опускается пресс «блин», который можно сделать из стальных пластин, сваренных веером с отверстием в середине. К этому отверстию приваривается труба, по которой будет поступать воздух для поддержания горения.

Топливо разжигают сверху и герметично закрывают все дверцы конструкции печи, воздушная труба опускается к топливу и горение усиливается. Регулирует поток воздуха заслонка в верхней части трубы, его равномерное распределение обеспечивает пресс. По мере прогорания верхнего слоя топлива пресс постепенно опускается. Для дополнительного прогрева теплоносителя добавляют регистры между стенками печи, которые не должны мешать трубе с подачей воздуха.

Обслуживание котлов длительного горения, сделанных своими руками, отличается от промышленных моделей, так как необходимо чаще загружать топливо, регулировать температурный режим и подачу воды в систему отопления вручную, очищать стенки от зольных продуктов. Поэтому самодельные варианты печей подойдут больше для загородных домов и дач, где не нужно постоянного отопления или много горячей воды, а для жилых частных домов лучше рассмотреть более совершенные и автономные готовые модели.

poluchi-teplo.ru

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром

ПОДЕЛИТЕСЬ В СОЦСЕТЯХ

Если вы находитесь в поисках  качественного отопительного устройства для своего дома, то предлагаем вам рассмотреть такой вариант как пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром. Это функциональные и удобные приборы для нагревания помещений за короткий период времени. Для их изготовления используются современные технологии, а отличный показатель скорости прогрева и безопасность использования выделяют этот агрегат на фоне других альтернативных вариантов. Наш обзор познакомит вас с принципом работы подобных устройств, с их характеристиками и с разными моделями.

Пиролизный агрегат – это функциональное и мощное устройство

Содержание статьи

Что такое пиролизный котел: принцип работы пиролиза и его эффективность

В основе принципа работы пиролизного котла длительного горения находится обработка газов, получаемых при сгорании сырья из древесины. Знаете ли вы, что полученный газ выделяет большее количество тепла, чем просто дрова. Достоинством этой техники можно назвать то, что она несложна в управлении и включает автоматизацию процесса обслуживания.

Название такие котлы получили, благодаря пиролизному сжиганию, которое представляет собой процесс сухой перегонки топлива. При нехватке кислорода и воздействии повышенных температур древесное топливо разлагается  и выделяет компоненты, которые и называются пиролизным газом. Так образуется древесный уголь.

Разница в работе стандартного агрегата и пиролизного

Процесс сухой перегонки производится при температурных значениях 200-800 градусов. При сгорании пиролизный газ взаимодействует с активным углеродом, что приводит к отсутствию вредных веществ в дыме при выходе из котла. Такой агрегат меньше загрязняет атмосферу и выделяет минимальное количество сажи. Поэтому его нужно меньше чистить.

Особенности функционирования сложной конструкции

Устройство пиролизных котлов длительного горения с водяным контуром предполагает наличие двух отсеков. Нижний сделан для пиролизного процесса, а верхний – для переработки появившихся при сгорании газов.

Работа оборудования происходит следующим образом:

• топливное сырье загружается в топку;
• при помощи регулятора происходит установка режима горения;
• после прогрева топочного отсека, запускается режим пиролиза. При этом перекрывается доступ кислорода, а древесное сырье медленного сгорает и емкость заполняется углекислым газом;
• газ переходит в следующую камеру, размещенную в верхней части прибора;
• газообразный компонент сжигается, что позволяет выделить еще какой – то объем тепла.

Вид агрегата в разрезе

Полезная информация! Так как процесс происходит при повышенных температурах, то все детали должны быть сделаны из жаропрочных материалов. Для этих целей применяется чугун. Если конструкция из стали, то применяется покрытие из керамики.

Принцип работы твердотопливного пиролизного котла длительного горения (видео)

 

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром: основные элементы

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром очень схожи со стандартными металлическими печами. В качестве топлива применяются дрова, торфяные брикеты, а также гранулы пеллет.

Составные элементы на примере конкретного оборудования

На дне емкости сгорания находится колосник, который выглядит как решетка из чугуна. Данный элемент предназначен для подачи воздуха под топливо. В корпусе из стали присутствуют две камеры: сгорания и загрузочная.  Внутри их поверхности облицовываются жаропрочным материалом. Дно емкости выкладывается кирпичом. В роли теплообменника выступают трубчатые конструкции.

На схеме изображена работа целой системы с подобным отопительным прибором

Полезная информация! Топливо, используемое для котлов должно быть хорошо просушенным.

Обзор моделей и стоимости пиролизных котлов

В таблице можно посмотреть, какие существуют модели, что из себя представляют и их цену.

Достоинства и недостатки котлов на пиролизном газе

У дровяного котла длительного горения с водяным контуром множество преимуществ по сравнению с другими отопительными конструкциями:

• для подобного оборудования характерно медленное сгорание дров. Закладка топлива производится не чаще, чем раз за 12 часов;
• так как топливо полностью перерабатывается, то не образуется много золы, что облегчает уход за конструкцией;
• высокий КПД, который выше чем у остального оборудования;
• возможность регулирования процесса сгорания дров;
• нет нужды измельчать сырье, так как в просторную топку помещаются дрова любого размера;
• присутствие водяного контура делает обогрев помещения более эффективным.

Внутреннее устройство пиролизного оборудования

Чтобы вы могли оценить устройство объективно, предлагаем, кроме достоинств больше узнать о недостатках:

• у подобных котлов цена в два раза больше стандартных агрегатов, работающих на дровах.
• зависит от электрической сети. Устройство дымососа не может работать без электричества;
• в процессе пиролиза может образовываться деготь, который засоряет элементы конструкции;
• в водяной контур необходимо подмешивать теплую воду.

Особенно актуальны котлы пиролизного типа, если поблизости есть деревообрабатывающее производство, где можно брать отходы.

В некоторых устройствах предусмотрены достаточно объемные топочные камеры, куда могут помещаться дрова большой длины

Обратите внимание! В некоторых случаях котел перестает работать, если вода из обратной системы попадает в контур охлажденной. Чтобы избежать подобной проблемы, установите обходной контур в конструкцию. При этом применяется трехходовой клапан. Когда горячая вода перемешается с охлажденной, прибор не будет выключаться.

Правильная загрузка дров

Полезные рекомендации по выбору

Выбрать подходящий пиролизный котел длительного горения на угле или на дровах, обращайте внимание на следующие параметры:

• при выборе производителя не обязательно выбирать только европейские модели. Они дорогие, но по качеству сборки не уступают отечественным производителям;
• наличие автоматической защиты и дозатора. Они отключают оборудование в случае непредвиденных ситуаций;
• наличие бойлерной системы.

Подобное оборудование лучше устанавливать в нежилом помещении

Используя данные рекомендации, вы сможете выбрать экономичные котлы на твердом топливе длительного горения.

Схема подключения пиролизного устройства

После приобретения оптимального варианта,  для качественной работы агрегата его нужно правильно установить. При установке оборудования не забывайте соблюдать определенные правила. Например, вокруг места монтажа должно быть свободное пространство. Если нет отдельного помещения, то отведите под устройство отдельную площадку с достаточным отступом от стен.

Вариант безотходного производства с пиролизной конструкцией

Не забудьте настелить на пол материал с негорючими свойствами. Это может быть кирпич, металл или асбестовые пластины. Кроме естественной вентиляции, продумайте приточную. Помните, что поблизости с котлом нельзя складывать топливное сырье.

Схема оборудования на отработке

До того как приобрести оборудование, рассчитайте тепловые потери вашего дома. Если этого не сделать, то можно выбрать прибор с маленькой мощностью, который не обеспечит постройку достаточным количеством тепла.

Подобное оборудование можно сделать своими руками

Использование наших советов поможет вам выбрать достойное оборудование. Какую модель предпочесть, решать вам. Надеемся, что в этом вам поможет наш обзор и информация.

ПОДЕЛИТЕСЬ В СОЦСЕТЯХ

Загрузка…

aquatic-home.ru

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром своими руками

Обновлено:

2016-09-16

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром отлично подходят для загородных построек. Когда нет в наличии газа или газопроводной магистрали, котлы на твердом топливе могут обеспечить тепло в небольшой постройке или в нескольких комнатах большого дома. Конструкция пиролизных котлов достаточно простая, поэтому при наличии инструмента можно самостоятельно собрать вполне рабочую модель.

Содержание статьи

Принцип работы пиролизного котла

Схема устройства пиролизного котла

Пиролизные котлы длительного горения рассчитаны на обогревание небольшой площади. Их конструкция предусматривает полную обработку сырья для горения. Иными словами, топливо сгорает полностью, без остатка. Какой смысл в этом? При определенных условиях полное сжигание сырья позволяет получить дополнительную тепловую энергию из того, что не используется при обычном горении. Например, при использовании сухих дров оставшиеся головешки также будут задействованы в дальнейшем процессе выделения тепла.

В условиях высокой температуры сухое дерево превращается сначала в уголь и горючий газ. Когда газ смешается с кислородом, происходит химическая реакция возгорания, и снова выделяется тепло. Сырье сгорает практически без остатка. Золы остается очень мало, и это одно из больших достоинств таких изделий — малое количество отходов. В противовес высокой эффективности обогревания — до 84-85% — заводские пиролизные котлы отличаются высокой стоимостью. Цены на такие изделия очень высокие и по карману не каждому. Но у такого котла очень много достоинств.

Еще одним достоинством такого агрегата является возможность установки водного контура. Котлы длительного горения с водяным контуром способны эффективно обогревать несколько комнат или один большой дом.

Детали для сборки котла

Поскольку не каждый может приобрести пиролизный котел длительного горения, есть вариант попробовать собрать домашнюю модель.

Что для этого понадобится?

Самое основное — проверенная схема. Без проверенного чертежа даже не стоит начинать работы. Именно на детальном рисунке будут указаны основные размеры, соединения и особенности конструкции.
После выбора подходящего чертежа нужно подобрать подходящие материалы.

• для каркаса, стенок и тела лучше всего использовать чугун или чугунные изделия, хорошим дополнительным вариантом станет огнеупорная сталь;
• чаще всего используются трубы диаметром примерно 4 см;
• арматура, листы из стали, огнеупорное стекло;
• кирпичи.

Из инструментов обязательно нужны:

• сварочный аппарат с электродами;
• дрель с различными сверлами и насадками для металла.

В данном случае необходимо искать схему с водным контуром, который будет находиться в задней стенке котла или по бокам. Всего на чертеже должен быть изображен способ того, как собрать топку, отопительную систему и соединительные элементы.

Пример сборки

Котлы длительного горения своими руками собирать очень непросто. В некоторых случаях могут понадобиться подсказки и рабочий опыт других людей. В видео показан вариант сборки котла с водным контуром.

Пошагово это происходит так:

1. Из листового металла варится прямоугольный короб. Короб разделяется на отсеки — верхний, нижний. Привариваются стенки и газоотводные каналы. Верхний отсек — топка, в которой находится топливо, а нижний — камера догорания, где образуется пепел и пиролизный газ. Благодаря поддуву в нижней части изделия газ загорается и выделяется тепло, которое идет вверх.
2. Позади короба устанавливается система обогрева воды — несколько трубок, которые размещены друг возле друга, это и есть водяной контур. Вода нагревается в этих трубках, а затем поступает в систему, которую нужно соединить с котлом. Трубки — это достаточно эффективный вид контура, поскольку позволяет сразу нагревать довольно большие объемы воды.
3. Дальше ввариваются пластины, соединительные детали, вставляется стекло, ручки и другие элементы.

После сборки котла производят его монтаж. Сначала стоит его проверить на наличие дефектов, а только потом устанавливать.

Для установки понадобится вентиляционный канал для отвода продуктов горения и подставка под котел. Также недалеко от агрегата можно оборудовать место для хранения дров или другого сухого топлива.

Заключение по теме

Для обогревания загородного дома очень выгодно использовать пиролизные котлы длительного горения «Буржуй-К». Такой агрегат гарантирует максимальную эффективность использования горючего для обогревания жилой площади. Из-за особенностей конструкции цены на такие изделия довольно высокие. Чтобы обеспечить правильный процесс длительного сгорания, используются только толстые огнестойкие листы металла и огнеупорное стекло.

Поскольку не каждому по карману покупка таких изделий, то есть вариант попробовать собрать функциональный агрегат самостоятельно. Но чтобы воплотить эту идею в жизнь, понадобится рабочая схема котла. Все необходимые материалы можно закупить на металлобазе, а инструменты — в строительном магазине. Получится куда дешевле, но сборка займет много времени.

etapech.ru

Твердотопливный котел длительного горения своими руками: чертежи и основные рекомендации

Схема котла

В последние годы вопросы обеспечения энергоэффективности домов ушли из сферы теоретических выкладок и стали практической задачей каждого домовладельца. Самым простым способом снизить затраты на отопление стало оборудование автономных систем. В газифицированных областях задача решается просто — установкой газового котла.

В негазифицированных районах проблема должна решаться другими способами с учетом доступного вида топлива, как правило, угля, дров или пеллет. В результате домовладельцы обратили внимание на котлы, работающие именно на этих видах топлива. Немаловажное их преимущество — простота конструкции. При этом схему изготовления твердотопливного котла длительного горения своими руками и чертежи к ней можно легко сделать домашнему мастеру.

Виды котлов

Существует несколько разновидностей котлов, работающих на твердом топливе. Сразу оговоримся, что не все эти виды пригодны для изготовления своими руками, поскольку некоторые из них имеют весьма сложную конструкцию.

Все существующие разновидности можно разделить на две большие группы:

1. Классические.
2. Пиролизные.

Классифицируются они и по другим параметрам — направлению сгорания топлива, количеству контуров и т. д. Важными отличительными чертами можно считать мощность, размер и способ монтажа агрегата.

Пиролизные

В основе их работы лежит принцип пиролиза. Топливо в таком котле сгорает медленно. Низкая подача воздуха и высокие температуры горения приводят к образованию горючих газов, благодаря которым и увеличивается КПД агрегата.

Пиролизные котлы длительного горения отличаются сложной конструкцией, так что не всегда есть возможность сделать их своими руками. Однако сложно — не значит невозможно. При наличии материалов и опыта можно создать эффективный источник тепла, работающий по пиролизному принципу.

Классические

Классический котел довольно прост. По конструкции он напоминает обычную дровяную печь, отличаясь от нее более низкой скоростью сгорания топлива. Именно такие варианты чаще всего устанавливаются в самодельных котельных.

Важно! Их популярность объясняется не только конструктивной простотой, но еще и возможностью установки второго контура для подачи горячей воды.

Классический дровяной котел без контура ГВС можно сделать из любой металлической бочки или отрезка стальной трубы. В нижней части выполняется топка, где сжигается твердое топливо — уголь, дрова, пеллеты, опилки и т. п. По сути, такой котел — это усовершенствованная печь-буржуйка. Однако он превосходит последнюю по эффективности обогрева и КПД. Простота конструкции позволяет устанавливать его не только в автономных отопительных сетях загородных домов, но и для обогрева гаражей, теплиц, подсобных помещений и т. п.

Длительное горение твердого топлива в таких котлах обеспечивается за счет водяного контура, выполняющего функцию теплообменника. По способу горения котел может быть:

• С нижним горением.
• С верхним горением.

Классические твердотопливные котлы

В котлах первого вида скорость горения регулируется силой подачи воздуха через поддувало. В простейших самодельных конструкциях регулировка осуществляется вручную, а в более сложных промышленных агрегатах — автоматикой. Для увеличения КПД необходимо сделать площадь теплообменника максимальной. Это позволяет увеличить емкость топки и количество топлива, единовременно загружаемого в котел. В результате он может работать без дозаправки в течение примерно полусуток.

Агрегат верхнего горения более продуктивен. Топливо в нем горит не просто медленно, но и равномерно. Промышленные агрегаты верхнего горения на одной закладке дров способны работать в среднем двое суток. Угольные конструкции на одной порции топлива могут функционировать около недели. Безусловно, стоимость такого котла очень высока, что делает его недоступным для значительной части потребителей. С другой стороны, несмотря на большую сложность конструкции по сравнению с классическим котлом нижнего горения он вполне пригоден для самостоятельного изготовления.

Шахтные

Интересная разновидность, которую без труда можно сконструировать и сделать своими руками. Основное преимущество шахтных котлов — возможность настройки на любой вид твердого топлива. Они одинаково хорошо и эффективно работают как на угле, так и на дровах или пеллетах.

КПД агрегата составляет не менее 75%, мощность — 15–20 кВт. Для обогрева небольшого загородного дома таких характеристик, как правило, бывает достаточно.

Строим классический котел

Печь длительного горения

Начинать изготовление котла необходимо с расчетов и выполнения чертежей, схем или, как минимум, эскизов. Расчеты позволяют определить необходимую мощность агрегата, а значит, выявить такие важные параметры, как объем топки, площадь теплообменника, объем разовой загрузки и т. п. Чертежи можно найти в сети или отчертить самостоятельно. Для создания простейшей конструкции может быть достаточно небольшого эскиза.

Оптимальный вариант — изготовление классического котла. Ведь разработать без наличия опыта и навыков эффективный и надежный пиролизный котел крайне сложно. Основой корпуса агрегата может быть труба или сварная конструкция из листовой стали. Все зависит от наличия возможностей и разработанного проекта.

Работа проводится в несколько этапов:

• Сваривание корпуса.
• Изготовление воздухораспределителя. С этой целью в верхней части приваривается небольшой кусок трубы с заслонкой для регулировки подачи воздуха в топку. В нижней части распределителя можно дополнительно установить крыльчатку.
• Формирование зольника и топки, установка дверок и другой фурнитуры.
• Установка крышки в верхней части корпуса.
• Монтаж готового котла на бетонный фундамент.
• Подключение к водяному контуру.
• Разгонная топка.

Если конструкция выполнена правильно, и не было ошибок при подключении агрегата к топливной сети, разгонная топка проходит без проблем. Это означает, что котел можно эксплуатировать без опаски.

Разгонная топка

Самодельный с листовой стали

Топить котел первый раз необходимо до наступления отопительного сезона — в случае обнаружения ошибок будет время на их исправление. Подобный агрегат способен работать на любом виде твердого топлива. Выбираем тот, который планируется использовать постоянно. Загрузка топлива выполняется через верхнюю крышку корпуса. Топка должна быть заполнена до уровня дымовой трубы. Для лучшего горения можно сбрызнуть загрузку специальной жидкостью для розжига.

По окончании загрузки крышка закрывается, и возвращается на место регулятор воздухоподачи. Один из недостатков подобной конструкции состоит в том, что снять верхнюю крышку, не убирая воздухорегулятор, невозможно.

Розжиг осуществляется через открытую воздушную заслонку с помощью горящей лучины. До тех пор пока топливо не начнет уверенно тлеть, заслонка должна оставаться открытой. Затем она немного прикрывается. При снижении скорости горения до недостаточного для эффективной работы уровня заслонку можно немного приоткрыть. При разгонной топке топливо в котле должно полностью прогореть.

Самодельные пиролизные агрегаты

Пиролизный котел своими руками

Основным отличием пиролизного котла от классического является наличие двух камер сгорания. В первой происходит процесс горения топлива, а во второй — выделяющихся пиролизных газов. Между камерами устанавливается колосниковая решетка. Для пиролизного котла важна подача кислорода. Принудительное нагнетание воздуха можно осуществить с помощью вентилятора и простейшей автоматики.

Схему и чертежи пиролизного котла лучше брать из надежных источников. Разрабатывать их самостоятельно можно только в том случае, если есть такие навыки. При необходимости в готовые чертежи можно внести изменения, благодаря которым котел будет идеально подходить к конкретным условиям эксплуатации. Простейший вариант самодельного пиролизного агрегата мощностью около 40 кВт можно собрать на основе котла Беляева.

Заключение

Сделанный своими руками твердотопливный котел отопления — это реальность. Имеющиеся в сети чертежи, наличие навыков, простейшие инструменты и материалы — вот минимум, позволяющий создать надежную и эффективную отопительную сеть в загородном доме, реализовав на практике энергоэффективное отопление. А все это вместе даст возможность существенно сократить расходы на обслуживание дома.

Похожие записи

Комментарии и отзывы к материалу

У вас должен быть включен JavaScript для отображения комментариев.

gidotopleniya.ru

Пиролизный котёл длительного горения своими руками

Технически наиболее совершенными считаются котлы, в которых происходит полное сжигание топлива с максимально возможным поглощением выделяемой теплоты. Поскольку схемы такого рода доступны широкому кругу людей — попробуем разобраться с самостоятельным изготовлением пиролизного котла для больших порций горючего.

За счёт чего возможна длительная работа

На открытом воздухе даже отчасти сырые дрова сгорают очень быстро — буквально за 1–1,5 часа. Причиной всему свободный доступ кислорода — в закрытой топке котла он отсутствует, с помощью заслонки поддува дозируется порция поступающего кислорода, и горение происходит менее интенсивно.

Одной из главных проблем такого способа сжигания органического горючего оказалась его способность «гореть» даже без доступа кислорода. При высоких температурах происходит пиролиз — термическое разложение твёрдого топлива на летучие газообразные соединения. Кислород для этого процесса не нужен, достаточно разогреть закладку до 400–500 °С. При этом происходят колоссальные потери теплотворности — наиболее энергетически ценная составляющая угля или дров попросту выносится остаточной тягой в дымоход, не успевая прогорать полностью.

Пиролизный котёл на дровах: 1 — поддувало; 2 — камера загрузки топлива и газификации; 3 — теплобменник; 4 — камера сгорания; 5 — камера дожигания; 6 — дымоход

В конструкции каждого современного котла на твёрдом топливе должна быть предусмотрена дополнительная подача воздуха для догорания выделившихся газов. При этом интенсивность и скорость сгорания закладки регулируется не объёмом поступающего кислорода, а температурой нагрева топлива. Действительно, если разогреть всю закладку сразу, то горючие газы выделятся очень быстро и о продолжительной работе котла придётся забыть. Однако если нагревать твёрдое топливо отдельными порциями, возможно постепенное его разложение в генераторной камере и эффективное полное сгорание во втором отделении топки. При этом поток газов инвертируется, они движутся сверху вниз под действием тяги, созданной эжекцией.

Конструкция пиролизного котла длительного горения: 1 — пиролиз твёрдого топлива; 2 — камера сгорания; 3 — нижняя дверца; 4 — подача вторичного воздуха; 5 — подача первичного воздуха; 6 — верхняя загрузочная дверца; 7 — камера газификации; 8 — дымосос

Материал изготовления

Пиролизные котлы характеризуются повышенной температурой рабочей зоны. В камере газификации горения не происходит, однако обратный поток тепла способен разогревать стенки до 500–600 °С. Наибольшему температурному воздействию подвергается низ газогенераторного отсека — именно эта часть контактирует с воспламеняющимися газами и испытывает серьёзную термическую нагрузку. Рекомендуется низ камеры закладки выполнять в виде чугунного колосника или специального огнеупорного изделия с тонкой прорезью либо рядом небольших отверстий.

Основная трудность в самостоятельном изготовлении котловой техники заключается в выборе подходящей марки стали, которая поддаётся обработке в домашних условиях без специального оборудования. Наиболее пригодными в этом плане считаются стали аустенитного и аустенито-ферритного класса с умеренным содержанием хрома и никеля. Примерами марок таких сталей можно назвать 12Х18Н9Т, 08Х22Н6Т или AISI 304.

Технология сварки таких металлов признаётся умеренно сложной, но воспроизводимой в кустарных условиях с применением дуговой сварки покрытыми электродами без защитной среды. Основным фактором, ухудшающим качество сварной конструкции, считается образование горячих и холодных трещин, обусловленное высокой разницей температур на относительно малом линейном участке металлического изделия.

Для устранения негативных факторов термического воздействия используют следующие технологические приёмы:

1. Нарезка деталей с плавной подачей режущего инструмента, чем исключается перегрев кромок.
2. Ограничение плотности сварочного тока на 20–25% по сравнению с конструкционной сталью, сварка в мягких режимах.
3. Ограничение температуры сварочной ванны, выполнение многопроходного шва с высокой скоростью без боковых колебаний.
4. Правильная разделка соединяемых кромок согласно ГОСТ 5264 и их зачистка металлической щёткой.
5. Подкладка под изнанку шва металлического теплоотвода, поковка шва в процессе остывания.

И, конечно же, следует сделать правильный выбор содержания легирующих добавок в стержне электрода, чтобы обеспечить содержание феррита в структуре шва порядка 5–8%. К использованию рекомендованы электроды марок ЦТ-15 и ЦТ-16, а также специальные электроды 6816 MoLC или ROST 1913.

После сваривания конструкций рекомендуется их первичный отжиг при температуре не менее 700 °С в течение 2,5–3 часов. Достаточно загрузить внутренность сваренного корпуса каменным углём и разжечь горючее, обеспечив слабый принудительный поддув. Перед проведением отжига желательно протравить сварочные швы специальной пастой, соответствующей используемой марке стали.

Определение размеров и мощности

Прежде чем приступить к изготовлению пиролизного котла, следует провести расчёт размеров камер топки и дополнительных отсеков. В качестве исходных данных принимается требуемая теплотворная мощность, определяемая с учётом КПД самодельного котла порядка 75–80%. В домашних условиях можно изготовить твердотопливные котлы мощностью до 20–25 кВт, более производительные агрегаты требуют использования жаропрочных сталей значительной толщины, которые плохо поддаются свариванию в домашних условиях.

Мощность котла и продолжительность его работы определяются объёмом камеры газификации. Без учёта КПД теплотворность большинства распространённых пород древесины составляет около 4–5 тыс. ккал/кг, что примерно соответствует 4–4,5 кВт·ч тепловой мощности. Эти значения применимы только для древесины с влажностью не более 25%. Суть расчёта проста — определить требуемую мгновенную мощность и умножить её на количество часов работы. Стоит помнить, что пиролизные котлы даже совершенных конструкций имеют предельную продолжительность работы не более суток, а самостоятельно произведённые агрегаты следует рассчитывать максимум на 12–15 часов непрерывного горения.

Объём камеры закладки определяется из расчёта 2 литра на каждый килограмм дров. К полученному значению нужно добавить около 30%, ведь в пиролизном котле используют неколотые чурки, которые невозможно уложить вплотную. Размер камеры сгорания газов должен составлять не менее 30–40% от объёма камеры газификации. Наиболее выгодной считается структура котла, в которой две камеры расположены одна над другой, имеют одинаковую форму, но отличаются по высоте.

Сборка двухкамерной топки

Материалом для изготовления стенки камер лучше выбрать горячекатаный лист толщиной не менее 8 мм, в идеале — 10–12 мм. Чем толще металл, тем сложнее процесс сваривания, однако конструкцию из слишком тонкой стали гарантированно поведёт и выкрутит в непредсказуемых направлениях. Именно поэтому среди деталей, из которых собирается котёл, не должно быть мелких элементов с соотношением сторон более 2:1.

Основа двухкамерной топки — наружные боковые стенки. Они общие для обеих камер, соединяются посредством передней стенки, в которой проделаны два прямоугольных отверстия для дверец. Нижнее отверстие предназначено для обслуживания камеры сгорания, его высота должна быть порядка 120–150 мм, ширина — не менее 300 мм, располагается отверстие с отступом в 150 мм от нижнего края. Верхнее отверстие предназначено для загрузки камеры газификации, чем оно будет больше — тем лучше, располагаться отверстие должно не ближе 100 мм к верху камеры. Снизу и сзади топка замыкается цельными листами, которые вырезают по внешним габаритам топочной камеры, но не приваривают до окончания сборки внутренних деталей. Сверху котёл накрывается листом номинального сечения.

Пример размеров пиролизного котла

Разделять камеры газификации и сгорания будет цельная плита, ширина которой соответствует внутреннему расстоянию между стенками, а длина — на 400 мм меньше. В задней части плиты вертикально приваривается цельная перегородка, которая отделяет камеру загрузки по всей высоте, по центру вдоль горизонтальной части вырезается отверстие шириной 50 и длиной в 400–600 мм. Собранную Г-образную перегородку не приваривают до завершения сборки теплообменника.

Теплообменник для пиролизного котла

Наилучшей конфигурацией теплообменника самодельного пиролизного котла будет водяная рубашка нижней камеры и дымоходного канала. Это не самый эффективный тип, однако производство собственного сотового теплообменника вызовет неизбежные трудности либо с поиском труб соответствующей марки стали, либо со свариванием разнородных деталей.

Сборку деталей теплообменника проводят на том этапе, когда у котла сварены дно, передняя панель и две боковые стенки. Доступ для сварочных работ обеспечивается с задней стороны котла. Первым делом устанавливается верхняя перегородка рубашки. Это прямоугольная плита по внутренней ширине топки и на 200 мм меньше глубины камеры сгорания. По бокам плиты нужно удалить два прямоугольных фрагмента шириной по 100 мм таким образом, чтобы в передней части плиты осталось два выступа длиной по 200 мм. Полученная деталь приваривается к стенкам и передней панели заподлицо с нижним краем проёма дверцы камеры сгорания. При этом вырезы в перегородке образуют каналы для циркуляции между нижней зоной и боковыми стенками теплообменника.

Внутренние стенки рубашки выполняются по краю проточных каналов, имеют высоту камеры сгорания и примыкают вплотную к передней панели. Сверху их накрывают двумя полосами шириной по 100 мм.

По длине теплообменник не достаёт до задней стенки котла порядка 200 мм и примерно на такое же расстояние боковые каналы выступают за Г-образную перегородку между камерами. Когда она будет установлена, останется только сформировать двойные стенки дымоходного канала, вырезать его выходное отверстие, закрепить заднюю стенку котла и врезать резьбовые штуцеры для подключения к отопительному трубопроводу. Врезка обратки выполняется в одном из передних нижних углов рубашки, подачу врезают в любой наивысшей точке рубашки дымохода.

Обратите внимание, что камера сгорания ограничена со всех сторон водяной рубашкой, кроме перегородки с камерой газификации. Это необходимо для передачи тепла, обеспечивающего термическое разложение топлива. При этом прогреваться будет не вся закладка сразу, а только её слои, примыкающие к разогретым стенкам.

Дополнительное оборудование

К сожалению, пиролизные котлы не являются энергонезависимыми. Из-за реверсного потока газов требуется принудительный наддув. Для моделей мощностью до 15 кВт он реализуется дутьевым вентилятором, который монтируется на нижней дверце. При этом пополнение загрузки в процессе горения невозможно.

Более мощные котлы комплектуются вентилятором-дымососом, который устанавливается на верхней стенке корпуса на выходе дымоходного канала. При этом исключается появление обратной тяги и дверцу камеры газификации можно без последствий открывать даже в процессе горения.

Особое внимание нужно уделить температуре теплоносителя внутри рубашки. После выхода котла на режим она не должна быть меньше 60 °С для исключения образования конденсата. Эта задача решается путём установки узла автоматической рециркуляции, подмешивающей воду из подачи в обратку. Также требуется установка группы безопасности для закрытых отопительных систем и основного циркуляционного насоса.  

depils.com