Изготовление пиролизных котлов своими руками

В условиях постоянного удорожания энергоносителей, приходится уделять серьёзное внимание выбору отопительных котлов и других устройств, обеспечивающих выработку достаточного количества тепловой энергии с минимальными потерями. Среди используемых источников энергии можно выделить газ, электричество, жидкое и твёрдое топливо.

Характеристики пиролизного котла

Устройство пиролизного котла связано с обработкой газов, полученных при сжигании древесного топлива. Научно доказано, что образованный газ выделяет больше тепловой энергии, чем одни только дрова. При сгорании газа задействуется гораздо меньшее количество вторичного воздуха по сравнению с горением древесного топлива, вследствие чего возрастает время, эффективность и температура горения.

Несомненным преимуществом подобной отопительной техники является то, что она чрезвычайно проста в управлении, процесс обслуживания пиролизного котла максимально автоматизирован.

Его работа автоматизирована, как и в жидкотопливных или газовых котлах.

Схема твердотопливного пиролизного котла.

Свое название пиролизные печи получили благодаря процессу сухой перегонки топлива, называемому пиролизным сжиганием. Высокая температура воздействует на древесное топливо и при искусственно созданном недостатке кислорода продолжает разлагаться, выделяя летучие компоненты – тот самый пиролизный газ. Еще одним результатом работы такой печи является образование древесного угля.

Принцип работы котла предельно прост. Сухая перегонка происходит при высокой температуре – от двухсот до восьмисот градусов. Стоит заметить, что это полностью экзотермический процесс, который направлен только на выделение тепла. Условия, которые создает пиролизный котел, позволяют параллельно проводить подсушку запасов топлива, находящихся в одном помещении с котлом. Воздух, попадающий в зону горения, немедленно становится теплым. Устройство печи организовано так, что при сгорании происходит взаимодействие пиролизного газа с частичками активного углерода. Это говорит о том, что на выходе из котла в дымовых газах отсутствуют разного рода вредные примеси. В большинстве своем это водяной пар и углекислый газ. Так что пиролизный котел гораздо меньше загрязняет атмосферу, выбрасывая в нее во время работы минимум золы и сажи. Из-за этого пиролизный котел требует чистить дымоход в три раза реже, чем обычный.

В заключение

Газогенераторные котлы являются довольно сложными конструкциями. Для того, чтобы изготовить их своими руками необходимо иметь некоторые навыки изготовления подобных агрегатов и, кроме того, подробные чертежи той или иной конструкции. Представленные здесь схемы пиролизных котлов отражают лишь общие принципы их устройства и могут быть использованы, как основа для составления таких чертежей своими руками, на основании расчетов их параметров, с учетом необходимой мощности, длительности горения и других критериев. Но сделать это не так просто. Лучше всего, найти и использовать уже готовые чертежи самодельных пиролизных котлов, работающих по той или иной, заинтересовавшей вас, схеме. Некоторые из них мы постараемся рассмотреть в следующих статьях этой рубрики.

Принцип работы

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

Схема и принцип работы пиролизного котла

Принцип работы

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

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

Схемы подключения пиролизных котлов

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

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

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

Читайте также:  График отопительного сезона - начало и конец сезона

Статьи по теме

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

Как ввести котел в эксплуатацию?

Перед запуском твердотопливного агрегата на пиролизе его необходимо присоединить к дымоотводу и заполнить водой. При этом на газогенераторе обязательно должен быть установлен термостат для отслеживания температуры теплоносителя.

Ввод пиролизной системы с водяным контуром в эксплуатацию происходит по следующей последовательной схеме:

Как ввести котел в эксплуатацию?
  1. Подсоединение вентилятора к электропитанию и проверка его работоспособности.
  2. Выставление воздушных заслонок в среднее положение.
  3. Поместить бумагу в камеру газификации, сверху поместить несколько сухих дровишек. Закрыть дверцу камеры газификации.
  4. Открыть дроссельную заслонку дымохода, включить устройство принудительной вентиляции и поджечь бумагу.
  5. Когда топливо хорошо разгорится, закрыть заслонку дымохода.
  6. Контролировать зажигание факела сгорания газа через нижнюю камеру сжигания.
  7. Интенсивность/цвет пламени регулируются перемещением заслонок. При правильной настройке котла пламя желто-белого цвета.
  8. Засечь, через какое время теплоноситель в котле закипит. Когда будет достигнута температура +100°С, вентилятор отключить. Факел погаснет, а теплоноситель начнет постепенно остывать.

Так происходит ввод прибора в эксплуатацию и проверка его работоспособности.

Особенности изготовления пиролизного котла

Материалы

Корпус пиролизного котла лучше делать из листовой стали (от 2 мм, в зависимости от расчетной мощности). Модели котлов, которые собираются из толстостенной трубы, вряд ли подходят для организации отопления частного дома. В основном такими установками обогреваются различные подсобки, гаражи или времянки.

Более габаритные пиролизные котлы монтируются по образцу большинства теплогенераторов – прямоугольной формы. В некоторых случаях, если модель мощная, ее стенки (изнутри) целесообразно выложить шамотным кирпичом.

Размеры пиролизных котлов

Один из самых интересных и «таинственных» вопросов по данной теме. Все расчеты делаются применительно к конкретному дому, его отопительной системе, со всеми ее нюансами, схемами и так далее. Проектирование пиролизного котла лучше поручить специалисту. Разработка документации стоит денег, но в любом случае это обойдется дешевле приобретения установки промышленного изготовления.

А если учесть, что ошибки в расчетах повлекут дополнительные расходы (и весьма ощутимые), связанные с разного рода переделками и модернизациями, то целесообразность именно такого решения более чем очевидна.

Специфика эксплуатации пиролизных котлов

Без знания некоторых нюансов использования такого оборудования приниматься за изготовление подобной модели теплогенератора не имеет смысла.

Довольно «жесткие» критерии влажности сжигаемого топлива. Например, для дров максимальное значение – 33±2%. С чем это связано? Повышение температуры инициирует испарение влаги, содержащейся в продукте. Естественно, пар начнет смешиваться с пиролизными газами и негативно влиять на интенсивность процесса горения. Применение влажного топлива резко снижает КПД установки.

Не все разновидности твердого топлива подходят для сжигания в пиролизных котлах. С учетом специфики их работы, можно использовать лишь материалы, характеризующиеся высоким газообразованием при сгорании. Недостаток летучих веществ сказывается на эффективности эксплуатации пиролизных моделей. Проще говоря, дров расходуется много, а толк минимальный.

В заключение можно указать, что самая дешевая модель (причем небольшой мощности) стоит в пределах 48 000 рублей. В заключение можно указать, что самая дешевая модель (причем небольшой мощности) стоит в пределах 48 000 рублей. И еще не факт, что такой пиролизная установка полностью устроит хозяина. Например, габаритами в соответствие с выбранным местом для монтажа. Если подумать, то изготовление пиролизного котла своими руками,  по индивидуальным чертежам – неплохое решение проблемы отопления частного дома, особенно если невозможно его подключение к магистрали газоснабжения.

Изготовление своими руками

Котлы, работающие по пиролизномупринципу, заняли прочное место на рынке отопительного оборудования. Но сравнительно высокая стоимость котла вынуждает народных умельцев изготавливать газогенерирующие устройства своими руками в домашних условиях. Технически грамотные специалисты, получившие в обиходе статус «мастеров-самоделкиных», самостоятельно разрабатывают чертежи изделия и делают тепловые расчеты. На их практическом опыте основаны некоторые универсальные рекомендации для желающих изготовить для собственных нужд пиролизный котел.

Заготовка корпуса пиролизного котла

Инструмент и материал

Типовые материалы и инструменты для изготовления котла своими руками:

  • Сталь листовая толщиной 4 мм. Для агрегата мощностью 45-55 кВт потребуется 3 листа 1250х2500 мм;
  • Сталь листовая толщиной 2 мм или сталь оцинкованная (для конвекционного кожуха), потребность – 2 листа размерами 1250х2500 мм;
  • При наличии деловых отходов от ранее выполненной работы можно воспользоваться трубами диаметрами от 32 до 159 мм, профильными трубами прямоугольного сечения 60х30 мм и 80х40 мм, стальной полосой шириной от 20 до 80 мм толщиной 4-5 мм;
  • Стальные прутья;
  • Кирпич шамотный;
  • Шнур асбестовый;
  • Комплекты крепежа (болты, гайки, шурупы);
  • Электроды сварочные – 10 кг;
  • Круги отрезные и шлифовальные – не менее 25 штук диаметрами от 125 до 230 мм;
  • Вентилятор центробежный. В зависимости от заданных параметровконструкциив чертежахподбирается соответствующая производительность вентилятора;
  • Блок автоматики для регулировки температуры.
  • Электродрель, болгарка;
  • Сварочный аппарат (лучше постоянного тока).
Изготовление своими руками

Этапы

  • Приобретение материалов согласно спецификации рабочих и сборочных чертежей;
  • Раскрой листового материала на заготовки для элементов кожуха котла, деталей камер газификации и дожигания;
  • Выполнение в листовых заготовках отверстий для труб;
  • Предварительная сборка на сварочных прихватках обеих камер;
  • Установка труб в предварительно вырезанных рабочих отверстиях;
  • Изготовление из стальных прутьев колосниковой решетки по месту предварительной сборки и последующая ее установка в камере;
  • Окончательная обварка собранной конструкции камер и труб внутреннего назначения;
  • Обшивка полученной конструкции листовым материалом в соответствии с чертежами кожуха. Специалисты рекомендуют пользоваться временными распорками, чтобы свести к минимуму деформации кожуха при сварке;
  • Укладка шамотного кирпича в камерах;
  • Изготовление по месту загрузочной дверки, подгонка крепления ее к кожуху, навешивание дверки;
  • Монтаж труб с внешней стороны кожуха (подача воздуха, дымосос);
  • «Косметические работы»: зачистка швов, покрытие внешней поверхности котла грунтовкой и слоем термостойкой краски;
  • Установка центробежного вентилятора.
  • Установка и подключение блока автоматики для управления работой собранного изделия.
Читайте также:  Применение солнечных батарей для отопления частного дома

Требования

  1. К изготовлению колосниковых решеток своими руками следует отнестись с особым вниманием, поскольку их оптимальные размеры существенно влияют на качество работы двухзонной топки;
  2. Для создания условий эффективного прогорания топлива необходима облицовка огнеупорной футеровкой внутренних поверхностей камер загрузки и сгорания изделия;
  3. Металлический корпус котла необходимо устанавливать на бетонное основание на расстоянии от стены не менее 20 см;
  4. Рекомендуется укладка своими руками металлического листа толщиной 1,5-2,0 мм перед топкой котла.

В соответствии с требованиями пожарной безопасности пиролизные котлы устанавливаются в отдельных нежилых помещениях, оснащенных вентиляционным отверстием.

Выполнение вычислений

Первым делом нужно подобрать размеры проема форсунки. Самый простой способ – приобрести готовое изделие, рассчитанное под определенную мощность, такие имеются в продаже для установок разных производителей, например, ATMOS. Другой путь несколько труднее, зато гораздо дешевле: изготовить проем необходимого сечения в шамотном кирпиче, который будет уложен на днище топки. Габаритные размеры щелевидного проема для разных значений мощности представлены в таблице 1.

Таблица 1

Потребная мощность, кВт 25 32 50 80 100
Длина проема, мм 120 140 150 200 200
Ширина проема, мм 30 30 30 30 40

Самодельный пиролизный котел длительного горения можно изготавливать с произвольными размерами топки, которые рассчитываются по такой схеме:

  • Теплота сгорания древесины – 2,8 кВт/кг, плотность – 400 кг/м3. Чтобы обеспечить мощность 10 кВт, нужно за 1 час сжигать 10 / 2,8 = 3,6 кг дров.
  • Учитывая, что между поленьями в топке остается пустое пространство, нужно принять коэффициент заполнения 0,5. Тогда полезный объем камеры на 1 час работы составит: 3,6 / 400 / 0,5 = 0,018 м3.
  • Приняв длину полена равной 0,6 м, а высоту первичной камеры – 0,5 м, высчитывается ее полезная ширина на 1 час работы: 0,018 / 0,6 / 0,5 = 0,06 м.
  • Чтобы загружать топливо 1 раз в 10 часов, полезный объем должен быть: 0,018 х 10 = 0,18 м3. Тогда при прежних значениях глубины и высоты полезная ширина будет: 0,18 / 0,6 / 0,5 = 0,6 м. Окончательные габариты – 0,6 м х 0,6 м х 0,5 м.

Самодельный пиролизный котел

Следующий шаг – подбор вентилятора – нагнетателя, который устанавливается на самодельные пиролизные котлы и обеспечивает подачу воздуха в обе камеры. Устройства подбираются по производительности, которая зависит от мощности установки, эти данные можно взять по Таблице 2.

Таблица 2

Мощность установки, кВт 25 32 50 80 90 100
Производительность нагнетателя, м3/ч 98,5 195,9 242,2 253,2 284,8 316,5
Полезный объем топки, м3 0,22 0,24 0,35 0,42 0,47 0,52

Дымовые газы, покидающие вторичную камеру, имеют достаточно высокую температуру. Чтобы не выбрасывать это тепло на улицу впустую, применяется жаротрубная схема изготовления пиролизного котла. В соответствии с ней, дымовые газы, проходя через дымогарные трубы теплообменника, охлаждаются до температуры 150–200 ⁰С, отдавая свою теплоту водяной рубашке. Чтобы рассчитать полезную площадь теплового обмена, нужно определить такие исходные данные:

  • температуру теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах t1 и t2;
  • температуру дымовых газов на входе в теплообменник и на выходе из него Т1 и Т2.

Далее, определяется разность температур ∆t= t1 – t2 и ∆Т = Т1 – Т2. После этого можно посчитать величину температурного напора τ, ⁰С:

τ = (∆Т – ∆t) / ln (∆Т / ∆t)

Площадь поверхности теплообмена S(м2) находят по формуле:

S = Q / k / τ

В этой формуле:

  • Q– потребная мощность котельной установки;
  • k – коэффициент передачи теплового потока, принимается 30 Вт/м2 ⁰С.

Проверить результат можно по Таблице 3, в которой представлены укрупненные значения площади поверхности теплообмена в зависимости от мощности агрегата.

Таблица 3

Мощность котла, кВт 25 32 50 80 100
Smin, м2 4,5 6,3 8,5 14,5 16,5
Smax, м2 5,2 7,8 10,2 15,2 16,7

Изготавливая пиролизные котлы длительного горения своими руками, мастера зачастую устанавливают патрубок дымохода «на глазок», в то время как от правильной работы дымоходной трубы зависит КПД самого агрегата. Поэтому площадь сечения трубы, а потом и ее диаметр лучше определить по формуле:

F = L / 3600ϑ

В этой формуле:

  • ϑ – скорость дымовых газов, принимается равной 0,5 м/с;
  • L – расход газов, соответствует производительности вентилятора, м3/ч;
  • F – площадь сечения трубы дымохода, м2.

Через формулу площади круга находят значение диаметра трубы.

Делаем своими руками

Сделать самостоятельно пиролизную печь, работающую на дровах,также довольно затратное мероприятие, потому как нужны только дорогостоящие материалы. Несмотря на дороговизну, такой метод обойдется значительно дешевле, если сравнивать с покупкой готового пиролизного котла.

Читайте также:  Монтаж отопления в частном доме своими руками

Печь из металла

Корпус будущей конструкции должен быть выполнен из особо прочного материала, идеальным выбором в данном случае будет легированная сталь. Также потребуются инструменты:

  • сварочный аппарат;
  • огнеупорные кирпичи —15 шт;
  • электроды — 5 упаковок;
  • дрель;
  • угловая шлифовальная машинка — диаметр 230;
  • лист метала — толщина — 4мм, размер — 7.5 кв. м;
  • датчик для измерения температуры;
  • колосники;
  • круги для шлифовальной машинки — 10шт;
  • вентилятор;
  • дверцы —2 шт;
  • трубы: сечение 57×3,5 мм, длина — 8 м, сечение — 15,9×4,5 мм, длина — 0,5м, сечение — сечение —32×3,2 мм и длина — 1 м;
  • профилированные трубы: сечение — 2,0×30×60 мм 1,5 м, сечение —2,0×40×80 мм и длина — 1 м;
  • стальные полосы: сечение 80×5 мм 1 м, сечение 20×4 мм 7,5 м, сечение 30×4 мм 1,5 м.

Схемы для металлических пиролизных печей разрабатываются с учетом индивидуальных характеристик помещения и потребностей владельцев, но общие положения одинаковы для всех.

Делаем своими руками

Тонкости и полезные советы:

  • Необходимо сварить корпус из легированной стали. Если используется другой металл, лучше делать конструкцию двухслойной.
  • На местах расположения зольной и топочной камеры вырезаются проемы для дверей.
  • Зольник необходимо отделить чугунным колосником.
  • В камеру газификации устанавливается отдел подачи воздуха с заслонкой. Канал прохода пиролизных газов и систему подачи воздуха нужно делать на максимальном расстоянии друг от друга.
  • В проделанные ранее проемы устанавливаются двери из жаропрочной стали, усиленные уголком или чугунные.
  • Камеры изнутри выкладываются шамотным кирпичом.
  • Для регулировки тяги в дымовой трубе устанавливается шибер. Дымоход нужно делать из утепленной трубы.

Кирпичная печь

Для печи мощностью в 30 кВт потребуется:

  • керамический кирпич — 400шт;
  • шамотный кирпич — 100шт;
  • стальной лист размером 6×1,5 м., с толщиной стенки не менее 4мм;
  • чугунные колосники — 3шт;
  • вентилятор — мощность не менее 300 Вт;
  • рычажный терморегулятор;
  • дверцы для поддува и топочной — 2шт;
  • сварочный аппарат;
  • дрель;
  • болгарки с разными диаметрами круга;
  • трубы разного диаметра;
  • профильная труба — 80×40;
  • электроды;
  • температурный датчик.

Подготовка

Проводится разводка системы обогрева по комнатам. Если в качестве теплоносителя будет использоваться вода, то в проекте предусматривается наличие резервуара.

Кирпичи тоже необходимо подготовить, заранее замочив в воде на пару часов. Это исключит деформацию скрепляющего раствора в будущем. Швы будут затираться раствором сметанообразной консистенции из глины, разбавленной водой. Если в глину будет добавляться песок, то его нужно предварительно просеять, так в раствор не попадут крупные фракции. Доля песка в растворе не должна быть выше 30%.

Делаем своими руками

Порядовка

Периметр печи выкладывается керамическим кирпичом, внутренние перегородки — шамотным.

  1. Первый ряд укладывается по всей площади фундамента.
  2. Следующий ряд укладывается под площадь печки.
  3. Дальше ряды выкладываются согласно подготовленному чертежу. После каждых 2-3 рядов делаются суточные перерывы для закрепления раствора.
  4. Металлические детали устанавливаются сразу при кладке соответствующего ряда. Между кладкой и деталями нужно хорошо заделывать щели, потому что при нагревании металл будет расширяться и может повредить швы.
  5. В топливник устанавливается колосниковая чугунная решетка, которая размещается с небольшим зазором.
  6. Топка укомплектовывается вентилятором.
  7. После обустройства топки печь выкладывается до конца, согласно выбранной схеме.
  8. Особое внимание необходимо уделить выкладке дымохода. Он просчитывается заранее и выкладывается с соблюдением параметров. Нарушение может привести к ухудшению тяги.

Единого механизма для выкладки пиролизных печей не существует, все пропорции должны быть рассчитаны с учетом пространства конкретного помещения. Мы подготовили несколько схем разных печей, однако лучше при проектировании будущей конструкции и проведении расчетов обратиться к специалисту печного дела.

Чертежи и принцип работы пиролизного котла своими руками

Принцип работы устройства зависит от конструкции системы. Для начала следует внимательно изучить схему и чертежи системы длительного горения. Это поможет лучше понять функции каждого элемента.

Схема пиролизной установки:

  • Вход для кислорода;
  • Топка;
  • Дымоход;
  • Трубопровод для подачи и отвода жидкости;
  • Регуляторы;
  • Место монтажа вентилятора.

Дымоход для пиролизного котла ничем не отличается по своему устройству от труб для выброса продуктов горения классических агрегатов. В нашей следующей статье вы узнаете, какие трубы лучше выбрать для монтажа дымохода: -doma/inzhenernye-sistemy/otoplenie/truby-dlya-dymokhoda.

В систему могут входить и другие детали. Вся сложность конструкции разобрана в чертежах. Наиболее простая конструкция наблюдается в чертеже котла «Пиролиз71».

Для отопления частного дома достаточно мощности котла в 40 кВт. Для увеличения или уменьшения мощности прибора потребуется внести изменения в саму конструкцию оборудования. В этом случае учитывают пропорциональные размеры всех элементов котла.

Для устройства отопительной системы с помощью твердотопливного котла своими руками необходимо сделать правильный расчет с учетом габаритов всех деталей.

Для маленького дома вполне достаточно котла с показателем 25-30 кВт. Абсолютно бесплатно пиролизную систему отопления не устроишь. Но есть выполнять работы своими руками, то можно сэкономить.

Твердотопливный котел – это отопительное устройство, которое использует энергию горящего твердого топлива. В статье: -doma/inzhenernye-sistemy/otoplenie/kotly-na-tverdom-toplive вы найдете описание и классификацию современных систем отопления длительного горения с использованием котлов на твердом топливе.