Хотите обогревать частный дом дешевым топливом? Сделайте своими руками пиролизный котел отопления

Пусконаладочные работы

После того как сборка пиролизного котла завершена, нужно обязательно проверить герметичность сварных соединений. Водяная рубашка наполняется водой, затем в нее накачивается воздух, создавая избыточное давление. Некачественно сваренные швы дадут о себе знать протечками. Теперь можно производить испытания, лучше это делать на улице, подавая проточную воду из шланга. Если на агрегате установлена группа безопасности, то можно наполнить резервуар котла водой и проверить его работу при критическом давлении 2—2,5 Бар. Порядок испытаний следующий:

• Присоединить временный дымоход, загрузить в камеру топливо и открыть заслонку прямой тяги.
• Прекратить подачу проточной воды, предусмотрев для этого временный кран.
• Произвести розжиг и запуск пиролизного котла. Как только дрова разгорятся, заслонку прямой тяги нужно прикрывать, чтобы начался процесс пиролиза.
• Открыв дверцу вторичной камеры, убедиться в наличии факела пламени. Здесь требуется регулировка пиролизного котла, нужно добиться ровного и устойчивого факела, открывая или закрывая воздушную заслонку.
• Закрыть дверцу и наблюдать за показаниями термометра и манометра. В закрытой водяной рубашке процесс парообразования может начаться при достижении давления 1,5 Бар, в это время надо внимательно отслеживать температуру.
• Качественно сваренные пиролизные котлы отопления могут выдерживать давление до 3 Бар, но не стоит ставить рекорды. Достаточно, если предохранительный клапан, настроенный на давление 2 или 2,5 Бар начнет сбрасывать пар, тогда можно открывать кран и возобновлять циркуляцию воды. Заслонку подачи воздуха надо закрыть, чтобы топливо начало затухать.

Схема и чертежи пиролизного котла

Для лучшего понимания принципа работы этого оборудования имеет смысл понять, как работает такой котел, разобрать его принципиальную схему.

Пиролизная печь состоит из следующих частей.

1. Камеры газификации.
2. Камеры дожигания.
3. Системы подачи воздуха (первичная, вторичная).
4. Водяной рубашки.
5. Колосниковой решетки.

Кроме этого, в конструкцию пиролизного котла входят трубы для подачи воды, камера сгорания, аппаратура регулирования, вентилятор и некоторые другие узлы.

Пиролизный котел – это довольно сложное техническое устройство. При его самостоятельном изготовлении необходимо строго выполнять все требования рабочей документации.

Предлагаем чертеж котла, который пригодится при изготовлении.

Внутреннее строение котла поможет понять следующая схема.

Как правило, для отопления загородного дома достаточно котла мощностью в 40 кВт. Если этот показатель нуждается в корректировке, то можно изменить некоторые параметры печи.

Для того чтобы сделать котел, необходимо подготовить его основные конструктивные элементы.

Техника безопасности

При установке самодельного котла соблюдаем следующие важные правила:

• для установки отопительного агрегата нужно выделить отдельную котельную;
• в котельной нужно оборудовать эффективную вентиляционную систему. Минимальная площадь воздуховодного отверстия – 100 см2;
• расстояние между агрегатом и любыми другими поверхностями и предметами должно быть больше 20 см;
• перед топкой котла укладываем на пол стальной лист толщиной не менее 3 мм;
• котел устанавливаем на предварительно обустроенное кирпичное либо бетонное основание;
• дымоотводящую трубу нужно качественно утеплить. Без теплоизоляции процессы образования конденсата, копоти и прочих неприятностей будут более интенсивными. Это отрицательно скажется на эффективности оборудования и сроке его службы.

В завершение выполняется проверка КПД котла. Для этого достаточно сделать тестовую загрузку топлива. Если выходящий дым не будет иметь угарного запаха, значит с КПД котла все в порядке и его можно использовать для обогрева дома безо всяких опасений.

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. опубликовано econet.ru

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. опубликовано econet.ru

Преимущества газогенераторного оборудования

Теперь, когда известно, как устроен пиролизный котел и какие виды топлива можно для него использовать, следует отметить, что среди твердотопливных моделей это наиболее экономичный вид. Функционирование подобного оборудования характеризуется:

— быстрым переходом на режим энергоэффективности;

— стабильной температурой в отопительной системе при условии, что в топке есть топливо;

— нет необходимости в частой чистке;

— котел уместно использовать в комплексе с любой системой;

— не нуждается в установке дымохода;

— выполнен из устойчивых к коррозии жаростойких материалов.

Такой перечень параметр указывает на эффективность работы пиролизных котлов в сравнении с традиционными твердотопливными моделями, поэтому их можно использовать для работы в любых помещениях. Высокая стоимость – это единственный недостаток подобного оборудования, однако в случае невозможности применения альтернативных устройств, помимо твердотопливных, выбор будет в пользу первых.

Из чего состоит пиролизный котёл

Принцип разложения топлива и дожиг получившихся газов используется в пиролизных котлах. Сгорание происходит при высокой температуре и полностью.

Конструкция таких котлов сложнее обычных колосниковых, они дороже, но гораздо эффективнее.

Пиролизный котёл состоит:

1. Из первичной камеры. Она напоминает топку обычного котла, в которую загружается топливо. В зависимости от конструкции горение может происходить как внизу топливной камеры, так и сверху вниз.
2. Вторичной камеры. В ней происходит смешивание пиролизных газов с вторичным нагретым воздухом и жаркое горение получившейся смеси. Благодаря высокой температуре происходит полное окисление углерода до углекислого газа.
3. Системы поступления, разделения и подогрева воздуха. Бывают котлы на естественной тяге или с принудительной подачей воздуха.
4. Системы теплообмена и дымоудаления.
5. Автоматики управления.

Конструкция и компоновка элементов установки

В отличие от классических твердотопливных установок устройство пиролизных котлов длительного горения предусматривает две камеры сгорания вместо традиционной топки. В первой камере осуществляется медленное горение за счет недостаточного количества воздуха. При этом топливо начинает выделять так называемый пиролизный газ, перетекающий во вторичную камеру вместе с продуктами сгорания. Туда же подается достаточное количество воздуха, вследствие чего газ воспламеняется и сгорает, нагревая водяную рубашку агрегата.

Расположение двух камер может быть различным, поскольку отопительные котлы пиролизного типа могут работать как на естественной тяге дымохода, так и с помощью принудительной подачи воздуха вентилятором. В установках, использующих естественную тягу, вторичная камера расположена над первичной и воздух проходит через топливо снизу вверх. При искусственно создаваемой тяге главная топка, наоборот, находится над камерой дожига и поток воздуха направлен сверху вниз. Это отражают представленные ниже схемы устройства пиролизных котлов с различной компоновкой камер.

Принцип работы

Некоторое количество дров, которое определяется объемом загрузочной камеры, загружают в нее и производят предварительный розжиг при подаче первичного воздуха. Когда топливо загорится, искусственно создают условия с недостаточным содержанием кислорода, благодаря которым из дров выделяется горючий газ. Он представляет собой смесь угарного газа с летучими углеводородами. С повышением давления в загрузочной камере он поступает через форсунку в камеру сжигания. Сюда же подается вторичный воздух. Его смешивание с пиролизным газом, а также высокотемпературные условия обеспечивают воспламенение и сгорание газовой смеси.

При сгорании выделяется тепло, углекислый газ и вода – в большинстве случаев говорят о полном сгорании топлива с выделением «чистых» продуктов горения, перечисленных выше. Тепло через стенки теплообменника передается теплоносителю, в роли которого выступает вода, циркулирующая в системе водяного отопления. Охлажденные продукты горения выводятся через дымоход.

Своими руками

Ниже представлено 25-минутное видео проектирования и изготовления своими руками пиролизного котла. Автор поэтапно описывает процесс сборки, а также рассказывает о трудностях, с которыми пришлось столкнуться.

Не тот сплав. Самой частой ошибкой, характерной, кстати, не только для самодельных моделей, является использование наиболее дешевых материалов из черных металлов. Они не относятся к категории жаропрочных материалов, что в конечном итоге приводит к прогоранию конструкции и сложному, а то и просто невозможному ремонту

Необходимо осторожно подходить к выбору марки стали, использовать специальные жаропрочные сплавы. Например, 20Х23Н18 и ему подобные.

Малая толщина стали

Еще одна ошибка – неверно подобранная толщина стального листа. Этот параметр определяют исходя из распределения температур по котлу, но минимальное значение – около 5 мм. Чем толще, тем дороже, но тогда котел и проработает дольше.

Чертежи

Аттракцион неслыханной щедрости – иначе и не назовешь! У нас вы можете скачать чертежи пиролизных котлов совершенно бесплатно. Это позволит вам при желании собрать сердце отопительной системы у себя на заднем дворе или в гараже.

Смотрите примеры графических материалов на изображениях ниже.

У вас также есть уникальная возможность заказать комплект чертежей на одну из моделей по весьма привлекательной цене. Конечно, это вариант для тех, кто собирается изготовить котел своими руками не только для себя, но и на заказ. Для связи используйте форму, представленную ниже.

Сложности

Герметичность — одна из главных сложностей, которая возникает при строительстве пиролизного котла своими руками. Поэтому её проверяют дважды.

Первый раз это происходит, когда все основные узлы котла сварены, но его внутренняя часть ещё открыта. Отверстия для теплоносителя блокируются заглушками наглухо и в котёл набирается вода. На месте, где зафиксирована протечка, делается метка. Затем эту часть переваривают заново.

Второй раз котёл проверяют, когда полностью собрана вся система. Для этого наряду с водой используют опрессовщик, который нагнетает давление в 3–4 бара, которое не должно резко падать. Если оно сохраняется на стабильном уровне, то агрегат герметичен.

Некоторые особенности

Конфигурация котла, его характеристики, чертежи будут зависеть от многих факторов:

• Материала. Подойдет обычная сталь (лист), но лучше всего – жароустойчивая нержавейка или чугун.
• Возможности хорошей обработки стали, надежного соединения деталей конструкции. Обычно для этого используют в основном болгарку, газовый резак и электросварку.
• Вида, характеристик топлива (жидкое или твердое). Сталь должна выдерживать высокие температуры, не деформироваться, не плавиться под их воздействием. Выдерживать внутреннее давление паров и газов без разрывов и трещин.
• Правильного расчета способа циркуляции теплоносителя. Будет ли она естественной ( за счет правильной манипуляции диаметрами труб, их наклоном, высоты бака и прочего) или принудительной (с использованием в схеме насоса).
• Учета давления паров, использования клапанов для сброски излишек газов, конденсата (монтаж обратки).

Общие принципы и возможности реализации идеи

Любой котел, неважно будь то самодельный водяной котел отопления, либо самодельный котел отопления в печь, предусматривает наличие следующей конструкции: есть топливо, которое при сгорании отдает свое тепло теплообменнику, который затем нагревает теплоноситель (как правило, это обычная вода). Эффективность работы такой простой конструкции зависит от двух главных факторов:. Эффективность работы такой простой конструкции зависит от двух главных факторов:

Эффективность работы такой простой конструкции зависит от двух главных факторов:

• Строение теплообменника. При увеличенной контактной площади теплообменника и топливного бака тепло передается быстрее, а теплоноситель используется более эффективно
• Качество сгорания топлива. Качественная конструкция самодельного котла для водяного отопления предусматривает хороший приток кислорода в бак со сгорающим топливом. Если же происходит улетучивание разогретых газов или паров топлива, то конструкцию необходимо дорабатывать

Для того, чтобы собрать котел, необходимо учесть два важных нюанса:

• Доступность исходных материалов. Конечно, для самодельных котлов отопления на дровах лучше использовать жаропрочные виды стали, но на практике используются обычные стальные листы — достать их куда проще, да и стоят они на порядок дешевле
• Способы обработки материалов. Собрать литую конструкцию для самодельного дровяного котла отопления из огнеупорных материалов в домашних условиях просто не получится ввиду отсутствия технической базы. А приобрести такую базу дороже, чем создать несколько отопительных котлов

Установка

Довольно многие люди не владеют достаточными знаниями и не имеют специальных инструментов, навыков обращения с ними. Но даже отсутствие сварочного аппарата и умения его применять не страшно. Пошаговая инструкция по монтажу и обвязке готового пиролизного котла поможет исправить дело. Знать ее полезно, конечно, и при использовании самостоятельно изготовленного оборудования. Сразу стоит уточнить, что решающее значение при выборе схемы подключения имеет приоритет простоты или функциональности.

Так, наиболее совершенные варианты позволяют применять накапливающие тепло емкости, помогающие до 48 часов удерживать стабильную температуру даже при неработающем котле.

Перед установкой следует закупить специально подобранные:

• фитинги;
• трубы;
• отводы;
• фильтры;
• обратные клапаны и другие приспособления.

Специалисты считают, что самые лучшие циркуляционные насосы – германского производства. Пусть они немного дороже моделей из иных стран, но долговечность и повышенная производительность оправдывают разницу. А вот выбирать производителя прочих комплектующих можно по своему усмотрению. Поскольку внутри пиролизного котла есть контуры с очень сильным разогревом, как в металлургии, необходимо скрупулезно соблюдать противопожарные нормы. Котельную стоит разместить в обособленном помещении.

Нормальная вентиляция будет достигнута только через отверстие габаритом 100 кв. см. Ставить котел требуется исключительно на бетон или кирпичную кладку. Пространство перед камерами закрывается стальным листом размером 1х1 м и толщиной хотя бы 0,2 см. Недопустимо монтировать котел там, где хранятся дрова. Возвышение дымовой трубы над крышей должно составлять хотя бы 0,4 м, причем запрещается ставить для отвода дыма негерметичные конструкции.

Минимальное приближение к стенам, даже сделанным из негорючих материалов, равняется 0,7 м. Целесообразно выставлять котел по уровню, так как малейший наклон в сторону плохо отразится на его характеристиках. Знатоки и специалисты рекомендуют утеплять дымоход изнутри. Это помогает точно избежать возникновения конденсата и связанных с ним негативных явлений. Все эти советы вполне можно реализовать и без обращения к специалистам, то есть при минимальных расходах.

Труба дымохода должна достигать высоты, поддерживающей нужную тягу. Минимальное значение – на 50 см выше конька самой высокой постройки, расположенной в радиусе 10 м. Не допускается монтаж дымовых труб, диаметр которых отличается от диаметра шиберов или дросселей газового хода. После этих шиберов следует монтировать прямую вертикаль длиной от 2 м, лишь на следующем участке возможен поворот на 45 градусов, причем строго до 100 см.

Для модульных дымоходов практикуется сборка «по конденсату», когда верхние колена вставляют в нижние сегменты. Нельзя, чтобы дымовые трубы хотя бы немного давили на шиберы. От верхней линии оголовка до вершины трубы оставляют зазор минимум 15 см. Термометры ставят строго на обратных линиях отопительных систем, самое меньшее в 1 м от котла. Целесообразно использовать термометр с разметкой шкалы до 120 градусов.

Начальный участок (1 м отвода для теплоносителя) и такой же сегмент в начале обратного хода лучше формировать из металла. Первые повороты делаются в формате полуотводов. Нельзя использовать вместо них повороты под прямым углом. Вообще, рекомендуется сократить число поворотов. Между фасадной частью котла и ограждений или стен должно находиться минимум 2 м свободного пространства.

Твердотопливный котел своими руками – это реальность

Выполнить твердотопливный котел своими руками может любой человек, который владеет техникой работы со сварочным аппаратом и болгаркой. Прежде чем приступать к работе, нужно выбрать оптимальный тип нагревательного элемента, выполнить правильный расчет мощности котла отопления на твердом топливе, подобрать нужный конструкционный материала, определиться с видом теплообменника.

В обязательном порядке в ходе работ следует руководствоваться государственными стандартами относительно безопасности и эффективности теплового оборудования. Выполнять котел нужно по заранее созданному чертежу, для создания которого можно привлечь специалиста.

Советы специалистов по топке котла

Давайте посмотрим, что говорят профессионалы в отношении выбора оптимального вида топлива.

Так, при топке древесиной будет образовываться много дыма. Чтобы избавиться от сопутствующих этому неудобств, по краям загрузки нужно укладывать поленья более крупного размера, а в центр класть мелкую растопку.

В густонаселенных местностях рекомендуется воздерживаться от использования торфа, т.к. в процессе его сжигания выделяется большое количество углекислого газа и в атмосферу выводятся различные крупные частицы, что вряд ли понравится соседям.

Для эффективного использования антрацита нужен сильный очаг. Мощности пиролизного котла обычно не хватает для полного сжигания такого топлива. Чтобы уменьшить расходы, отсеивайте от пепла крупные уцелевшие фрагменты и используйте их повторно.

Таким образом, владея навыками работы со сваркой и следуя приведенным рекомендациям, вы сможете самостоятельно изготовить эффективный, надежный, безопасный и экономичный пиролизный котел.

Удачной работы!

Видео – Пиролизный котел своими руками

Цены на модельный ряд твердотопливных котлов

Твердотопливные котлы

Принцип действия

Прежде чем рассмотреть схемы и чертежи пиролизных котлов, необходимо разобраться с принципом их действия. Итак, в процессе сжигания топлива (по-другому говорят – сухая перегонка) под воздействием высокого температурного режима (порядка 200-800 °C) и недостаточного количества кислорода, осуществляется разложение древесины на две части: летучую часть (пиролизный газ) и твердый осадок (древесный уголь).

Схема пиролизного котла предполагает, что вверху камеры будет накапливаться пиролизный газ, который с потоком воздуха, создаваемого дымососом, будет направляться на дожигание в другую камеру. Это экзотерический процесс, сопровождающийся выделением тепла, при помощи которого улучшается прогрев, в котле подсушивается топливо, а также осуществляется подогрев воздуха, поступающего в зону горения. Смешение выделившегося при высокой температуре пиролизного газа с кислородом воздуха вызывает процесс горения первого, который в дальнейшем используется для получения тепловой энергии.

Нюансы изготовления

Из вышеописанного становится понятно, что внутри будущего самодельного котла будет происходить много сложных химических процессов и от того, насколько правильно они осуществляются, зависит эффективность, а также безопасность работы агрегата. Поэтому, если был сделан выбор в пользу отработки схемы и сборки самодельного агрегата, к этому процессу нужно отнестись с большой ответственностью.

Ситуацию осложняет то, что открытые источники имеют не много чертежей, а также детальных фото конструкций котлов. Большинство из них являются общими и не имеют пошаговых инструкций, а также деталей.

Решить эту ситуацию можно двумя вариантами:

1. Купить чертежи с пошаговой инструкцией сборки у производителей или людей, которые имеют хороший опыт в проектировании, изготовлении и отработке газогенерирующих котлов.
2. Самому взяться за книги и моделирующие программы, чтобы разработать проект и чертежи пиролизного котла.

При проектировании, отработке пошаговой инструкции, а также изготовлении нужно брать в расчет такие особенности:

1. Материал, из которого будут изготавливаться камеры газификации, сжигания и догорания газа, должен быть сталью с жаростойкой футеровкой. Причина этого — 1000 °С внутри камеры сгорания. Если же использовать стандартную листовую сталь, то она прогорит за два-три сезона. Согласно многим видео чаще всего прогорает под камеры сгорания и догорания.
2. Лучше сделать водный теплообменник. Хотя он сложнее, поскольку требует изготовления двух емкостей, которые соединяются системой труб, он является более надежным и служит дольше. Что касается огнетрубного теплообменника, то он служит меньше, ведь трубы должны быть нагретыми до температуры больше 600 °С. Такой нагрев приводит к быстрому перегоранию. Люди делают выбор таких теплообменников потому, что изготавливать их проще, ведь они представляют собой одну водяную емкость с небольшим количеством размещенных внутри нее вертикальных трубок.
3. Теплообменник размещают только в задней камере. Его не стоит ставить в камерах, где сгорает топливо. Это потому, что он будет впитывать тепло, чем нарушит процессы пиролиза и сгорания газов. КПД станет меньше.
4. Камеры стоит делать круглыми или округлыми. Если схема пиролизного котла будет включать прямоугольные емкости, то КПД будет меньше, ведь та часть тепла, которая расходится по углам, просто исчезнет, не дав никакой пользы. Более того, такая утечка снизит температуру во всех камерах и нарушит процессы, которые в них происходят. Идеальными камерами являются круглые. Они выглядят, как поставленная на сторону бочка.
5. Сопла также нужно делать округлыми. Идеально, чтобы они имели форму круга. Однако такие отверстия быстро загрязняются пеплом и их нужно очищать. Последний процесс вредит футеровке. Поэтому стоит делать выбор в пользу сопла с видом щели, которая проходит через всю длину дна. КПД из-за такого решения падает не очень сильно — до 3%.

Пиролизный котел своими руками: правила и нюансы

Правила сборки пиролизного котла своими руками:

• Вашей первоочередной задачей, перед стартом сборки, становится обязательное ознакомление с чертежами, планами и схемами. Они помогут определить количество необходимого материала для работы, а также уберегут Вас от возможных аварийных ситуаций;
• Проверьте наличие основополагающих элементов, без которых невозможна собственноручная сборка пиролизного котла. Это: регуляторы, отверстия для воздуха, дымовые каналы, трубы для отвода воды, камера сгорания, трубы для подачи воды, а также вентилятор;
• Учтите, что если Вы предполагается отапливать стандартный загородный дом, Вам вполне подойдет пиролизный котел мощностью 40 кВт, а если Вы владелец совсем небольшого коттеджа, то хватит и 30 кВт-ного котла. Устанавливать супер мощные котлы нет смысла, так как и небольшое устройство, прекрасно утеплит помещения, в то время как огромные агрегаты будут стоить больших денег, и потребуют значительных затрат;
• Не лишним будет заготовка необходимых инструментов для монтажа котла. Чтобы Вам не пришлось лишний раз бегать в строительный магазин, приготовьте все нужное сразу. Для установки пиролизного котла своими руками, Вам потребуется вот такой вот инструментарий: болгарка, шлифовальные круги, сварочный аппарат, электрическая дрель, трубы различного диаметра электроды, вентилятор, полосы стали, термодатчик, металлические листы

Учтите, что сборка пиролизного котла своими руками долгий и кропотливый процесс, поэтому будьте готовы к возможным сложностям. Однако, тщательно подготовившись к процессу, Вы значительно снижаете риск возникновения неожиданных проблем.

После того, как все правила соблюдены, нужная схема выбрана, пора приступать к непосредственной сборке. Поэтапно собирая устройство, следите за выполнением следующих нюансов:

• В отличие от обычных котлов, отверстие для помещения дров в топку, должно быть расположено несколько выше;
• Обязательно проверьте наличие ограничителя, который фиксирует подачу воздуха в котел. Его оптимальные размеры – 70 мл в сечении и длина, превышающая размеры корпуса;
• Диск, привариваемый к ограничителю, должен быть изготовлен из нержавеющей стали, и располагаться внизу всей конструкции;
• Отверстие для подачи твердого топлива лучше всего желать прямоугольной формы. Для пиролизного котла такая форма является оптимальной;
• Дверца должна плотно и надежно закрываться, необходима специальная накладка, которая будет плотно фиксировать закрытие;
• Заранее предусмотрите, а затем не забудьте выполнить специальное отверстие, с помощью которого Вы будете удалять накопившуюся золу;
• Труба для теплоносителя должная быть не прямой, а слегка изогнутой. Такая форма необходима для повышения теплоподачи;
• Расположение вентиля должно быть удобным и доступным. Благодаря нему Вы будете контролировать процесс поступления воздуха в топку;
• Первый запуск. После того, как вы закончили сборку и монтаж пиролизного котла своими руками, проведите пробный запуск устройства. При помощи специального оборудования, проверьте безошибочность эксплуатации на всех этапах, и убедитесь, что в котле не скапливается угарный газ. Только после этого, можно полноценно вводить котел в работу

Конструкция самодельного агрегата и расчет материалов

Пиролизный котел своими руками делают преимущественно с верхней загрузочной топкой, под которой находится камера газификации. Она проще в изготовлении, у нее хороший КПД. Если имеются некоторые инженерные навыки, можно внести изменения в готовый чертеж, но внутренние размеры оставляют прежними или с незначительными коррективами. Топки лучше сделать одинаковыми по ширине и длине, отличия только по высоте.

Чтобы подсчитать, подойдет ли аппарат по мощности, исходят из такого правила: каждые 10 м2 помещения требуют 1 кВт энергии. Значение умножают на коэффициент 1,2, но на практике его увеличивают до 1,5, поскольку не всегда имеется качественное топливо. Если, к примеру, исходить из того, что аппарат выдает 20 кВт, то он способен обогреть 200 м2 площади, но с учетом запаса – 130 м2. Котел такой производительности доступен для самостоятельного изготовления, с большей мощностью требуется применение особой жаропрочной стали большой толщины. Сварить ее в домашних условиях трудно.

Для камер рекомендуется использовать жаропрочную легированную сталь, но ее стоимость значительная, поэтому заменяют простой углеродистой толщиной 5 мм. Горящий газ создает высокую температуру в рабочей зоне отсека. Чтобы защитить металл, снизу закладочной камеры устанавливают чугунный колосник, а днища обеих топок футеруют огнеупорным кирпичом.

Водяная рубашка функционирует под давлением, что требует высокого качества швов. Основной фактор, препятствующий этому – горячие и холодные трещины, что образуются вследствие высокой разницы температур на относительно небольшой протяженности изделия. Чтобы уменьшить отрицательные последствия, используют несколько технологических приемов:

• металл нарезают, плавно подавая режущий инструмент, чтобы предохранить кромки от перегрева;
• сварку проводят в мягком режиме, уменьшив требуемый ток на 20–25 %;
• шов проходят без боковых колебаний с высокой скоростью;
• подкладывают толстый металл для быстрейшего остывания.

Конструкции многих пиролизных котлов не предусматривают использование воды как теплоносителя. Тогда обменник не герметизируют, по его трубам в помещение поступает горячий воздух, а приток холодного – от пола. Подобное решение имеет свои преимущества, особенно для дачников, которые изредка наведываются в загородный дом. Тогда нет риска размораживания системы.

Существенно понизить стоимость самодельной установки можно, правильно подобрав металл, а также оборудование. Необходимые материалы, их характеристики приведены в таблице:

Из инструментов, кроме сварочного аппарата, понадобятся болгарки с возможностью установки дисков диаметром 230 и 125 мм. Кругов требуется 10 штук больших и 5 маленьких. Применение УШМ для резки металла не обеспечивает точности, что потом сказывается на качестве швов. Лучше заказать изготовление с использованием гильотины в мастерской. Пригодится электрическая дрель. Возможно, во время работы возникнет необходимость прикупить еще какой-то материал, но это решается.

Инструкция по изготовлению

Когда есть всё необходимое (материал и инструмент), остается лишь собрать котел в такой последовательности:

• Берем 2 бочки с разным диаметром, толщиной стенок не менее 4 мм;
• Болгаркой вырезаем отверстия под зольник и водяной контейнер;
• Устанавливаем один цилиндр меньшего диаметра во внутрь другого;
• Привариваем крышку над ними, зольник, топку;
• Закрываем дверцу;
• Привариваем водопроводные трубы, патрубок для обратного клапана (сброса давления);
• Внутри печи монтируем решетку;
• Делаем отверстие под дымоход;
• Устанавливаем трубу;
• Проверяем герметичность.

Когда в котле отсутствуют течи, он подсоединяется к системе отопления и водопроводной сети.

После установки котла своими руками в систему отопления нужно проверить корректность его работы. Правильно собранное устройство будет нагревать теплоноситель (воду или масло) в процессе сжигания топлива. Если он плохо это делает, то следует проверить наличие воздушных пробок в сети отопления, понизить давления паров за счет их сброса.

В любом случае нужно понимать принцип работы такого рода котла, чтобы не было эксцессов и проблем в процессе его эксплуатации.

Подключение котла к системе отопления

Последний этап – подключение пиролизного котла и выполнение его обвязки. Как и во всех твердотопливных установках, надо исключить образование конденсата на внутренних стенках топки во время разогрева. Это явление сокращает срок службы корпуса топки, поскольку конденсат содержит включения серы и будет вызывать интенсивную коррозию металла. По этой причине обвязка котла отопления должна быть выполнена по схеме, не допускающей попадание в рубашку холодной воды при разогреве.

Ниже приведена классическая схема подключения пиролизного котла к системе отопления с балансировочным вентилем между подающим и обратным трубопроводами.

Перемычка образует малый контур, в котором теплоноситель приводится в движение циркуляционным насосом. Приведенная на схеме обвязка пиролизного котла отопления позволяет воде циркулировать по малому контуру, прогреваясь вместе с агрегатом. Термостатический трехходовой клапан начнет подмешивать холодную воду из системы в тот момент, когда в малом контуре температура воды достигнет заданного значения, обычно это 45—50 ºС.

Рабочая температура в системе отопления лежит в пределах 60—80 ºС, поднимать ее выше приходится редко. Если при работе в этом диапазоне температур в вашем доме прохладно, то надо искать причину в самой системе. Увеличивать температуру не имеет смысла, это только увеличит расход дров в пиролизном котле.

Выбираем тип твердотопливного нагревательного элемента

Самый экономичный твердотопливный котел отопления – это пиролизный тип или прибор верхнего горения. Для самостоятельного изготовления первый вариант сложен. Прибор верхнего горения несколько проще спроектировать, но здесь чертежи и расчеты должен выполнять специалист, что стоит немалых денег

Именно потому люди, которые хотят недорогие котлы отопления на твердом топливе, должны обратить внимание на конструкции традиционного строения

Прежде чем приступать к проектированию, также нужно учесть, какой тип энергоносителя в регионе считается самым доступным. Если это дрова, то топочная камера должна иметь большие размеры. Ведь обеспечить нормальный температурный режим в доме может только большой объем древесины. В случае с маленькой топкой энергоноситель нужно будет постоянно подкладывать, что не очень удобно.

Если в качестве основного топлива планируется использование угля, то топку можно сделать маленьких размеров, таким образом, сэкономив на конструкционных материалах. Уголь отличается энергоэффективностью и его большое количество в топке может повысить температуру теплоносителя до критического уровня, что может повлечь за собой аварию.

Технические характеристики установки

Промышленное пиролизное оборудование позволяет перерабатывать десятки тонн материала в сутки, но его минус — большие размеры.

Основные параметры агрегатов:

• производительность (кг/час или кубометры в день);
• масса установки (мобильные агрегаты весят 3-8 тонн, стационарные — больше 10 тонн);
• габаритные размеры;
• мощность;
• тип питания (требуемое топливо/параметры электросети);
• мобильность (требуется ли разборка для перевозки);
• этажность установки (количество уровней).

Иногда производитель пиролизных установок указывает дополнительные параметры: окупаемость, объём реактора и т.д.

Классификация

Котлы имеют отличия по расположению камер для дожигания газов:

• с верхним расположением;
• с нижним расположением.

Котлы с верхней камерой более громоздкие, требуется больше материала для сборки дымоотвода. Зато чистить их придётся намного реже, ведь частицы от сгоревшего топлива не попадают в камеру для дожигания газов.

В котлах с нижним расположением секции топливо располагается в верхней части, а газы выводятся в нижнюю, и там догорают. Это удобно, но придётся часто удалять мелкие дровяные частицы из камеры утилизации газов.

По энергозависимости котлы бывают:

• без применения электричества: котлы с естественной тягой;
• с принудительной тягой.

Энергонезависимые котлы подразумевают включение в конструкцию высокого дымохода (не менее 5–6 метров) для увеличения тяги и обеспечения достаточного разрежения в отсеке сгорания.

Эффективность обогрева у таких котлов будет несколько ниже, чем у котлов с принудительной тягой.

Устройства с принудительным поддувом оснащаются одним или двумя вентиляторами, которые могут работать в режиме нагнетания воздуха или откачки сгоревших газов.

В некоторых моделях котлов применяется комбинированный способ с участием нагнетающих и отсасывающих газ устройств для увеличения мощности.

Справка! Механизмы, откачивающие отработанные газы, изготавливаются из особых жаропрочных (аустенитных) сплавов, их стоимость значительно выше, чем у нагнетающих вентиляторов.

По способу обогрева:

• Водяного обогрева — к теплообменнику котла подключаются водяные трубопроводы, по которым нагретая рабочая жидкость разносится по различным помещениям.
• Воздушного обогрева — вместо воды используется воздух, получающий тепло посредством того же теплообменника и распространяемый по воздухопроводам. Эффективность ниже, чем у водяного способа, применяется на производственных площадках, складах.

Фото 1. Пиролизный котел с теплообменником, предназначен для водяного обогрева, работает на дровах.

Чертеж: общий вид, рабочий процесс

Вариантов исполнения пиролизного котла много. Наипростейший вид по чертежу устроен таким образом.

• Камера сгорания котла.
• Отсек газификации.
• Секция дожигания газов.
• Колосниковые решётки.
• Теплообменник (входной/выходной патрубки).
• Трубопровод отвода газов (дымоход).
• Отверстия для поддува.
• Дверка в отсек для закладки топлива.

В котел могут быть включены температурные датчики и приборы для контроля и поддержания нормальных режимов работы.

А также аппаратная часть котла для автоматизации функционирования всего отопительного комплекса.

Суть происходящего внутри пиролизного котла характеризуется следующими процессами:

• Поток воздуха извне поступает в отсек газификации с находящимся там топливом.
• Некоторая часть кислорода будет поддерживать процесс горения (тления). Газы, являющиеся продуктами горения, через сопло попадают в камеру сгорания котла и там окисляются в присутствии вторичного кислорода, который поступает вместе с воздухом снаружи.
• Часть пиролизных газов восстанавливается при наличии углерода из топлива до угарного газа и окиси азота, потребляя при этом часть энергии. Смесь проходит в секцию дожигания газов и окисляется там с возвратом отнятой им энергии.

Фото 2. Чертеж пиролизного котла длительного горения, собранное по нему устройство может обогреть большой дом.

Участвующие в реакции пиролиза газовые смеси выводятся наружу через дымоход, минуя при этом теплообменник котла.

Внимание! Так как функционирование пиролизных котлов связано с большим количеством энергии, генерируемой внутри оборудования и возможном выделении разного рода вредных газов, осуществлять самостоятельную постройку котлов рекомендуется только при полном понимании всех физико-химических процессов, возникающих при его работе. Температурные фазы:

Температурные фазы:

• сушка, пиролиз древесины — 450 °C;
• сгорание древесного газа и вторичного воздуха — 560 °C;
• продувание пламени и возврат тепла — 1200 °C;
• отвод оставшихся продуктов горения — 160 °C.

Отличия устройства от обычных котлов

Включая древесину (дрова), специальные топливные брикеты (пеллеты) и отходы, получаемые на производстве. Одно из главных отличий котлов — применение различных видов твёрдого топлива, практически любого вещества, которое может гореть.

Длительность процесса сжигания топлива намного больше, чем у обычных котлов. От 8–10 часов и выше. Есть модели котлов с крупным отсеком для дров, продолжительность непрерывной работы — до 24 часов. Это значит, что пополнение камеры сгорания новыми порциями топлива осуществляется 1–2 раза в сутки.

Важно! За счёт того, что происходит почти полное разложение твёрдых материалов, пирокотлы менее вредны для окружающей среды

Особенности устройства и принцип работы

Пиролизный котел оптимизирует процесс горения, увеличивает его продолжительность, максимально повышает эффективность. Он имеет две камеры – газификации и дожига. Существуют основные типы установок: с принудительным поддувом и естественным, от этого зависит расположение топок.

В аппаратах с природной тягой дрова загружают сверху, с механической – снизу. В загрузочной топке тлеют дрова и твердые остатки. Во второй камере сгорают образующиеся газы. Сравнить плюсы и минусы обеих конструкций поможет таблица:

Агрегаты с принудительным поддувом имеют свои преимущества. У них гораздо быстрее начинается пиролиз и прогревание системы отопления. Продукты сгорания сразу выводятся, не задерживаясь внутри. Есть возможность автоматического регулирования процесса. Существенный недостаток – постоянная зависимость от электроэнергии. Котел с естественной тягой неприхотлив и надежен, редко ломается.

Различия в устройстве не влияют на принцип работы, он у них общий. В топку подается кислород в таком объеме, чтобы дрова только тлели. Происходит длительное горение, в результате образуется древесный газ. По сравнению с природным он обладает низкой теплотворностью, но способен гореть и выделять достаточное количество дополнительного тепла.

Топливо разлагается на составные части при минимальном объеме поступающего кислорода. Дрова в обычном котле сгорают при средней температуре 1000° за 3–4 часа, выделяя около 5 килокалорий тепла. В пиролизном это происходит при 300–800° на протяжении половины суток. Коэффициент полезного действия вырастает до 90% по сравнению с обычными 70%.

Агрегат запускается и работает в такой последовательности:

• в топку загружают дрова, поджигают и закрывают дверцу;
• отворяют заслонку дымохода – возникает перепад давления, начинается приток кислорода в верхнюю камеру;
• выделяющийся при тлении топлива газ CO тяжелее воздуха, поэтому опускается и воспламеняется;
• происходит постоянная циркуляция смеси – она горит в обеих камерах, процесс стабилизируется.

Работа котла состоит из трех стадий:

1. Розжиг. Заслонка прямого хода в открытом положении, дым удаляется беспрепятственно.
2. Рабочий режим. Шибер перекрывают, начинается пиролиз. Тяга обеспечивается вентилятором или процесс естественный.
3. Догрузка топлива. Открывают дроссель и быстро заполняют топку дровами.

В пирокотле постоянно циркулирует большое количество тепловой энергии. Значительная ее часть используется на самоподдержку рабочего цикла. Для отбора доступна только та, что не требуется для этих целей. Если установить теплообменник в любой камере, это резко ухудшит эффективность агрегата, возможно образование вредного угара, который не успевает сгореть. Водогрейный регистр располагают на пути дымовых газов.

Пиролизный котел из бочки

Нам потребуется 200 литровая металлическая бочка. Можно взять готовую, а можно изогнуть и сварить лист стали толщиной 3-4 мм. Срезаем у нее верхний торец и делаем из него крышку, приварив по окружности полоску металла. По центру высверливаем отверстие под воздуховодную трубу. Сбоку в верхней части бочки сверлим отверстие под дымоход и ввариваем в него дымоходный патрубок.

Следующим делаем поршень. Он представляет собой круг, по диаметру несколько меньший крышки бочки, чтобы он мог в нее поместиться. По центру сверлиться отверстие и к нему приваривается воздуховодная труба, по которой кислород будет поступать в топку.

В верхней части делаем заслонку, которая будет регулировать количество поступающего внутрь воздуха. Для этого сверлим сквозное отверстие, вставляем в него плотный штырь и привариваем внутри к нему небольшую пластину. Вращая его, мы меняем площадь отверстия.

Снизу стальной лист необходимо утяжелить, чтобы при сгорании поршень под своей тяжестью опускался и измельчал сгоревшее топливо

Важно, чтобы все сварочные швы были герметичны. Если этого не будет, котел не сможет работать достаточно эффективно

Пользоваться таким самодельным котлом просто. На дно засыпается топливо и поджигается. Когда оно достаточно разгорится, сверху устанавливается поршень и закрывается крышка. По мере горения, поршень постепенно будет опускаться.

Под ним будет происходить процесс тления, а сверху него будут сгорать выделяемые газы. Такая конструкция еще называется пиролизной головкой и может работать на дровах или смежных видах топлива из древесных отходов.

Пиролизный котел в доме: особенности работы

В целом, если вы живете в месте, где доступна газовая магистраль, то самым простым решением будет установка стандартного газового котла. Впрочем, не смотря на свое удобство, газовые котлы все же подходят далеко не всем. Во-первых, для установки потребуется подключение к газовой сети, а если таковой нет, то вы остаетесь без отопления. Во-вторых, газовые котлы далеко не самые экономные. Сжигать газ, конечно, проще, чем дрова или другое твердое топливо, однако весьма расточительно, особенно когда речь идет о большом доме.

Другими словами, пиролизный котел представляет собой отличную альтернативу стандартному оборудованию. Установка котла возможна своими руками, настройка не представляет проблемы, при этом использование такого оборудования несет множество преимуществ. Как же устроен такой котел? Соответствующее оборудование называют газогенераторным котлом, однако оно относится все же к твердотопливному оборудованию, как так получилось?

Дело в том, что пиролизный котел имеет специальное хитрое устройство, благодаря которому газ добывается прямо из древесины, которая сжигается. Вы закладываете дрова в котел, он их сжигает, а параллельно добывает газ, который также идет на отопление. Таким образом, котел генерирует газ, что и стало основной для его названия.

Для получения газа из древесины следует соблюдать непростые условия:

• Высокая температура внутри;
• Герметичность котла;
• Отсутствие внутри кислорода.

Другими словами, сразу так просто взять и сжигать газ не выйдет, котел следует разогреть, сжечь некоторую часть дров, в процессе чего весь кислород будет поглощен и при условии герметичности начнется процесс генерации газа.

Разновидности котлов отопления

Ассортимент отопительных агрегатов позволяет подобрать установку по финансовым возможностям и личным предпочтениям владельцев

При выборе устройства целесообразно обращать внимание на тип топлива

Специфика твердотопливных моделей

В сельской местности или при желании сэкономить на топливе можно устанавливать дровяной, брикетный, угольный агрегат. В линейку твердотопливных моделей также входят котлы на опилках и коксе. Все устройства отличаются экологичностью и безопасностью. По принципу работы бывают:

• Классические – нагревают помещение посредством прямого сжигания топливных материалов. Закладка производится через 5-6 часов.
• Пиролизные – функционируют по принципу дожига газа, выделенного в камере сгорания. Топливо загружается раз в 12-14 часов.

При самостоятельном изготовлении модели на твердом топливе нужно организовать дымоход с качественной тяги, место под топливо.

Характеристики электрокотлов

Электрический тип отопителей отличается компактностью, бесшумной работой, доступной стоимостью. Изделия различаются по типу нагревающих элементов:

• На ТЭНах. Модификации с трубчатым нагревателем подходят для напольной и настенной установки. Недостатком является образование накипи на ТЭНе.
• На электродах. Подойдут для системы из 1-2 батарей или большого помещения. Устройства производительны, быстро греют воду, но чувствительны к ее химическому составу.
• Индукционные. Быстро разогревают теплоноситель любого типа, имеют КПД в 100 %, оснащаются системой защиты от перегрева.

Особенности газовых устройств

Газовый отопитель можно подобрать по нескольким параметрам:

• Количество контуров. Одноконтурные варианты работают только на обогрев, двухконтурные помимо обогрева подключаются к системе ГВС.
• Способ нагрева воды. Применяется проточная колонка или встроенный бойлер на 150-180 л.
• Количество теплообменников двухконтурной модификации. Единый битермический элемент греет воду на отопление и ГВС. У агрегатов с двумя теплообменниками первичный задействуется для отопления, вторичный – для горячего водоснабжения.
• Тип камеры сгорания. Котел с открытой тягой ставится в отдельном вентилируемом помещении и оснащается вертикальным дымовыводом, т.к. забирает воздушные массы естественным способом. Закрытое оборудование оснащается коаксиальной дымовыводной трубой, расположенной по горизонтали, а воздух в него подается вентилятором или кулером.
• Способ розжига. Электрический применяется для приборов, горящих непостоянно. Модификации с пьезовым розжигом включаются вручную.

Конструкция

Пиролизный котел состоит из топливной камеры, разделенной на зоны. В одной из них, называемой газогенераторной, происходит разложение топлива на золу и пиролизные газы, в другой — зоне дожига — происходит сгорание этих газов.

• Котлы выпускаются двух типов:
• с верхней загрузкой, или шахтные;
• с нижней загрузкой.

Шахтные котлы верхнего горения

Чтобы преодолеть аэродинамическое сопротивление и стабилизировать тягу, камеру оборудуют дутьевым вентилятором, установленным сверху котла — этот процесс называют «верхним дутьем». Некоторые модели оснащены еще одним вентилятором, подающим струю воздуха прямо в камеру дожига, что повышает эффективность котла. Дым и пар после дожига через дымовой патрубок выводятся в дымоход.

Котлы с нижним горением В этом типе отопительных агрегатов газогенераторная камера находится снизу, а пиролизные газы поднимаются вверх под воздействием тяги. Для устойчивого горения таким котлам необходим дымоход высотой не менее 5 метров.

Применение вентилятора для котлов с нижней загрузкой не обязательно, т.к. воздух подается через заслонку. Эффективность котлов нижнего горения ниже, чем у шахтных, но они не зависят от наличия электроэнергии.

Теплообменник и подключение котла к системе отопления

Рядом с топкой находится теплообменник, по которому циркулирует теплоноситель системы отопления. Конструкция теплообменника зависит от модели агрегата. Для подачи и отвода воды в систему предусмотрены штуцера. Входной штуцер, через который в котел поступает остывшая в системе отопления вода, находится в нижней части теплообменника. Выходной штуцер — в верхней. В качестве теплоносителя может использоваться вода, лучше дистиллированная, или антифризы.

Газогенераторы длительного горения могут работать в системах с естественной или принудительной циркуляцией. При выборе котла необходимо согласовать объемы теплообменника и теплоносителя, необходимого для заполнения системы отопления. Систему оснащают расширительным баком, а для принудительной циркуляции — насосом, который устанавливают непосредственно перед вводом в котел.

Для стабилизации температуры в системе отопления рекомендуется установить также теплоаккумулятор — накопительный бак, который будет промежуточным звеном между котлом и отопительными приборами. При этом, во время перерывов в топке котла, система не будет остывать более, чем на 10-15 градусов. Вода на входе в теплообменник должна иметь определенную производителем температуру, обычно — 60 градусов Цельсия. Для поддержания этой температуры системы оснащают трубой для подмеса горячей воды. В системах с принудительной циркуляцией на случай внезапного отключения электричества также нужно предусмотреть байпас для обхода циркуляционного насоса.

Ряд моделей пиролизных газогенераторов помимо отопления могут быть подключены также к контуру ГВС, такие котлы называются двухконтурными. Удобно, если допускается эксплуатация агрегата при отключенной системе отопления, только для нагрева воды, что позволит использовать его летом. Обычно такие модели комплектуются дополнительно ТЭНами, встроенными в теплообменник.

Материал корпуса

Твердотопливные котлы длительного горения обычно имеют корпус из стали толщиной от 3 до 8 мм.

• Но некоторые производители предлагают котлы из чугуна, которые имеют ряд преимуществ:
• чугун имеет повышенную коррозионную стойкость по сравнению со сталью, чугунным котлам не страшна низкотемпературная коррозия;
• чугунные котлы с кованным теплообменником не имеют сварных швов, в которых чаще всего начинается разрушение стали;
• более толстые стенки чугунных агрегатов не подвержены прогоранию и деформации;
• благодаря большей толщине они дольше не остывают, что позволяет поддержать температуру в системе во время перерыва на чистку котла.

• Недостатки у чугунных моделей тоже есть:
• они значительно тяжелее, в 2-2,5 раза;
• цена выше, чем у стальных, примерно на 50-70%.

Требования к топливу

Большинство современных моделей пиролизных котлов оснащены автоматическим регулированием режима горения. Длительность горения зависит от вида топлива. Как правило, при топке сухими дровами газогенератор может работать на одной загрузке до 12 часов, а на угле — около суток. Использование опила, стружки, отходов деревообработки несколько снижает время горения без дозагрузки.

Дрова должны быть сухими, с влажностью не более 16%. При использовании пеллет или брикетов такая влажность гарантирована производителем, дрова необходимо сушить в тени не менее года.