Пиролизный котел руками чертежи и схемы. Пиролизный котел своими руками: чертежи, схемы. Разбор схем и чертежей

Газогенераторные и пиролизные котлы получили популярность при отоплении жилых и промышленных помещений. Принцип их работы несколько отличается от привычных твердотопливных моделей. Однако более сложная конструкция устройства предоставляет массу достоинств и экономию денежных средств, затраченных на отопление.

Принцип работы и устройство пиролизного котла

Основным элементом любой отопительной системы является котел. Задача котла - нагреть с помощью топлива теплоноситель, а затем передать его систему отопления. Одним из наиболее перспективных и экономных бытовых котлов считаются пиролизные котлы.

Пиролизный котел - подвид твердотопливного котла (обычно водогрейного), в котором процесс сгорания топлива и выходящих из него летучих веществ, происходит отдельно. Такие котлы еще называют газогенераторными.

Пиролиз - способность древесины разлагаться во время горения на твердые остатки (уголь) и газ. Для протекания двух процессов должны соблюдаться два условия:

• высокая температура;
• недостаток кислорода.

Необходимые условия обеспечивает специальная конструкция, реализованная в пиролизных котлах. В таком оборудование топка поделена на две части. В камере загрузки (первая часть) горит и при недостатке кислорода пиролизуется топливо. В камере сгорания (вторая часть) догорают выделяющиеся газы - в этот отсек поступают вторичный воздух. Подобная конструкция минимизирует отвод тепла из камеры первичной загрузки.

Оба отсека разделены колосником, на который размещается топливо. Воздух подается сверху вниз и проходит сквозь топливо - это характерное отличие котлов пиролизного типа от других теплогенерирующих установок. Топка имеет повышенное аэродинамическое сопротивление, поэтому обустройство тяги, обычно, принудительное. Как правило, используется дымосос или дутьевой вентилятор.

Работа пиролизных котлов длительного горения происходит в такой последовательности:

1. Дрова (или другое топливо) помещаются на колосник и поджигаются.
2. После закрытия дверцы запускается дымосос.
3. Под действием высокой температуры (до +800°С) происходит обугливание, выделяется древесный газ.
4. Выделившиеся продукты (угарный газ, водород, углеводороды и азот) поступают под колосник.
5. К продуктам пиролиза добавляется продув - летучие вещества постепенно сгорают, а часть тепла возвращается к слою дров, расположенных снизу.
6. Тепло используется для нагрева теплоносителей - воздуха, воды.

Достоинства и недостатки пиролизного котла

Пиролизные котлы завоевали свою популярность благодаря ряду преимуществ:

1. Полное сгорание топлива обеспечивает экономичность горения. Кроме того это качество позволяет реже проводить чистку зольника и газоходов.
2. Регулируемый процесс горения позволяет увеличивать длительность сгорания одной топки (около 12 часов).
3. Снижаются выбросы вредных веществ в атмосферу - высока температура в камере сверху подавляет СО.
4. Для топки подходят крупные, неколотые дрова.
5. Возможность полной автоматизации работы котла и подключения к любой системе отопления.
6. Котел может утилизировать резину, пластмассу и полимеры, не загрязняя при этом окружающую среду.

Важно! Газогенераторные котлы эффективнее традиционных. КПД пиролизного котла достигает 85%, а мощность оборудования можно регулировать в пределах 30-100%

К недостаткам пиролизных котлов можно отнести:

1. Большие габариты установки.
2. КПД котла резко снижается, если в него поместить топливо повышенной влажности.
3. Энергозависимость котла - без дымососа установка не будет работать.
4. На малых загрузках (менее 50%) отмечается нестабильное горение и появление дегтя в газоходах.
5. Нельзя организовать автоматическую подачу дров.
6. Высокая стоимость пиролизных котлов. Сэкономить можно, если сделать котел самостоятельно. Но изготовление котла - достаточно сложный процесс, требующий точных расчетов, разработки чертежа и грамотной сборки.

Топливо для пиролизного котла

Для пирокотлов лучше использовать топливные пеллеты или дрова. Древесину можно загружать диаметром 100-250 мм, длиною 400-450 мм. Размеры топливных брикетов - 300х30 мм. Мелкие древесные отходы и опилки можно жечь вместе с дровами, но их должно быть не более 30% от общего объема камеры загрузки.

Котел работает на максимальной мощности, если используется высушенная древесина. Кроме того, это условие позволяет продлить срок эксплуатации установки.

Теплота сгорания 1 кг дров влажностью 20% составляет 4 кВт/час, а древесины с влажностью 50% - 2 кВт/час

В промышленных установках могут использовать пиролизное масло - разжиженный древесный деготь. Материал имеет высокую теплотворную способность - порядка 40 000 кДж/кг, но пиромасло обладает сильной кислой реакцией, что негативно сказывается на футеровке и металле. Поэтому его применение в бытовых котлах не желательно.

Делать или нет перолизный котел самостоятельно

Пиролизный котел - это современно и эффективно, но - дорого. Стоимость простого отечественного котла - не менее 1000 долл. США, цены на импортные газогенераторные установки на порядок выше.

Вполне реально сделать пиролизный котел самостоятельно или заказать изготовление установки у специалистов. Второй вариант обойдется дороже первого, но по сравнению с покупкой нового оборудования удастся сэкономить немалую сумму денег (зависит от размеров котла).

Самодельный пиролизный котел: фото

Конечно, процесс сборки котла нельзя назвать абсолютно дешевым и простым. Перед изготовлением оборудования необходимо оценить собственные возможности и силы, изучить всю информацию по составляющим элементам и работе котла.

Твердотопливный пиролизный котел своими руками: пошаговая сборка

Разработка чертежа и расчет пиролизного котла

При работе важно точно следовать разработанным чертежам пиролизного котла. Приведем чертеж наиболее распространенной конструкции, который применяется при самостоятельной сборке. Отопительный аппарат рассчитан на 40кВт. Конструкцию прибора можно менять, но внутренний объем должен оставаться неизменным.

Расшифровка чертежа:

А - контролер котлового контура;

B - дверца загрузки;

C - дверца зольника;

D - дымосос;

E - муфта для датчика термического предохранителя (R 1/2);

F - патрубок аварийной системы (предохранительный клапан монтируется в подающей магистрали при помощи тройника - есть в сборке с группой безопасности);

G - подающая магистраль котлового контура;

H - подвод охлажденной воды защитного теплообменника, R ¾;

K - подача горячей воды защитного теплообменника, R ¾;

L - обратная магистраль котлового контура;

M - расширительный бак и патрубок опорожнения.

Для частного дома обычно достаточно котла мощностью 40 кВт. При изготовлении установки большей/меньшей мощности необходимо соответственно откорректировать и другие параметры котла. Правильное соотношение размеров пиролизного котла гарантирует эффективность и долговечность установки.

Таблица соответствия пиролизного котла генерируемой мощности

Важно! Для небольшого дома оптимальным вариантом станет котел мощностью 25-30кВт. Изготовления компактного оборудование позволит сэкономить средства и время на сборку

3d- визуализация соединения всех узлов котла поможет понять внутреннее устройство котла.

3d схема пиролизного котла

Инструменты и материалы

Для работы понадобятся следующие инструменты:

• сварочный аппарат (желательно, постоянного тока);
• электродрель и набор сверл по металлу;
• болгарка;
• углошлифовальная машинка;
• плазморез или газовый резак - для создания отверстий большого диаметра (при наличии опыта эту работу можно сделать болгаркой);
• слесарные инструменты (напильник, молоток, зубила, струбницы).

Перечень необходимых материалов:

1. Листовая сталь (5 мм) - для изготовления камеры сжигания и газифицирующей камеры. Листовая сталь (4 мм) - для внешней обшивки. Общий метраж стальных листов - 8-10 кв.м.
2. Труба для теплообменников: длина - около 10 м, диаметр - 57 мм, толщина стенки - 4,5 мм.
3. Труба для борова: длина - 0,5 м, диаметр - 159 мм, толщина стенки - 4,5 мм.
4. Огнеупорный шамотный кирпич - 20-25 шт.
5. Профильная труба 60х30х2 и 80х40х2 по 2 метра.
6. Труба длиною 2 м, диаметром 32 мм, толщиною стенки - 4,5 мм.
7. Стальная полоса 30х4 мм- 2 м.
8. Круги отрезные 230 мм, 125 мм - по 10 шт.
9. Электроды - 5 пачек.
10. Шлифовальные круги 125 мм - 5 шт.
11. Центробежный дутьевой вентилятор.
12. Датчик температуры.

Сборка пиролизного котла

Приведем основные этапы по изготовлению пиролизного котла:

Изготовление пиролизных котлов: видео

Ввод котла в эксплуатацию

Перед запуском котла его надо подсоединить к дымоходу и наполнить водой. На котле обязательно должен быть термометр для контроля температуры теплоносителя. Для установки термометра в проектах котлов предусмотрены отверстия.

Ввод системы пиролизного котла в эксплуатацию происходит в такой последовательности:

Техника безопасности

При установке котла должны быть соблюдены требования пожарной безопасности:

1. Для отопительного котла пиролизного типа необходимо наличие отдельной котельни.
2. Устанавливать котел надо на кирпичное или бетонное основание.
3. Размер вентиляционного отверстия в помещении должен быть не меньше 100 кв.см.
4. Расстояние от котла до стен - минимум 20 см.
5. Перед котлом надо положить листовой металл толщиною 2-3 мм.
6. Дымоход надо изолировать утеплителем.

Принимать решение о самостоятельном изготовлении пиролизного котла надо взвешенно. Такая установка конструкционно - весьма сложная. Конечно, получится сэкономить большую сумму денег, но для обеспечения максимально эффективной и безопасной работы необходимо соблюдать многочисленные нюансы и особенности.

© При использовании материалов сайта (цитат, изображений) указание источника обязательно.

Пиролизный котел – один и самых перспективных на ближайшую перспективу: его КПД может превышать 90%, топливо (преимущественно пеллеты) дешево и экологично, оно изготавливается из отходов растительной биомассы. Современные технологии позволяют производить пиролизные котлы, пригодные для установки в городской квартире, но устройство таких агрегатов (см. рис.) весьма сложно, а цена высока. Поэтому наличествует большой интерес к теме: можно ли и как сделать такой полезный отопительный прибор своими руками?

Зачем эта статья?

Пиролизный котел – не печка с водогрейкой. В нем закручен, в буквальном смысле слова, целый клубок сложных процессов. И разработка работоспособного котла – серьезнейшая инженерно-конструкторская задача, требующая солидных знаний, опыта, месяцев, если не лет, напряженного труда и немалых затрат на эксперименты и обкатку готовой конструкции. Векового опыта и проверенных поколениями технических решений, как для традиционных печей, тут нет.

Примечание: Информацию о более простых печах длительного горения, эффективность работы которых основана на пиролизе, можно найти .

Чертежи пиролизного котла в свободной раздаче если и найдутся, то лишь 2-3 общих вида плюс 3-4 разреза. Имея соответствующее образование, опыт работы и посидев месяц-другой в ACAD’e и CorelDraw, деталировку можно составить самому. Но спецификаций все равно нет, из какого материала делать ту или иную деталь, можно только догадываться, либо просчитывать весь агрегат заново.

Авторы конструкций за полный комплект техдокументации просят, как правило, не очень дорого . На кофе больше уйдет, если «доковыривать» самому. Но как по ознакомительным картинкам определить, будет ли оно работать вообще, насколько эффективно и подойдет ли мне, к моим конкретным условиям и требованиям?

Аналогичные вопросы возникают у тех, кто решил купить себе пиролизную печь или котел. Производители с продавцами предлагают их наперебой, по данным обследования и замеров на месте подберут подходящую модель. Но где гарантия, что у конкурентов не найдется дешевле, экономнее и надежнее? Обратите внимание на правую часть рисунка выше. Там разрезы топок двух моделей котла одной и той же фирмы, а внешний вид почти одинаков. Какая лучше подойдет вот для этого именно дома? С холодильниками-стиралками более-менее понятно, это бытовуха привычная, а котел как выбирать?

Так вот, данная статья как раз и предназначена для того, чтобы дать и неподготовленному читателю ясное представление: что же это такое – пирокотел, что там у него внутри находится, что происходит, как все взаимосвязано и взаимодействует, на что и как влияет конструкция каждого из составляющих агрегат узлов. И дать возможность со знанием дела выбрать или модель для покупки, или прототип для повторения, или еще подковавшись «по книжкам», взяться за самостоятельную разработку.

Примечание: понятие котел отопления означает, что водогрейный контур, во-первых, полнопоточный, т.е. котел выдает расход горячей воды, необходимый для непрерывной работы системы отопления. Во-вторых, водогрейный регистр – неотъемлемая часть конструкции. В , к примеру, можно встроить водогрейку, но только для ГВС, и с накопительным баком. А можно потом и убрать, печь как грела и варила-жарила, так греть-стряпать и будет. А из котла водогрейку не уберешь, без нее, или с пустым контуром, он без аварийной автоматики прогорит или взорвется. В-третьих, варочной поверхности в котле нет и быть не может, все тепло уходит на обогрев.

Пиролиз и газогенерация

Принцип работы пирокотла основан на явлении пиролиза – термического (при повышенной или высокой температуре) разложения веществ сложного химического состава без участия дополнительных реагентов. Попросту говоря, молекулы вещества от нагрева расщепляются на более простые и легкие части. Применительно к органике в топке это значит, что продукты пиролиза гореть будут легче, сгорать полнее и тепла дадут больше.

При чистом пиролизе распад закладки топлива происходит без доступа воздуха в специальном сосуде – реторте. Далее пиролизные газы собираются в накопитель – ресивер и по мере надобности используются. По такой схеме были построены немецкие, итальянские и французские пиролизные установки для автомобилей времен войны. Для нагрева реторты использовалось тепло выхлопных газов.

КПД чистого пиролиза не очень высок, т.к. при остывании пиролизных газов часть горючих компонент осаждается. Гореть они могут, но через карбюратор их не протолкнешь. Кроме того, перед выездом нужно было довольно долго греть реторту от постороннего источника, а в поездке не забывать поддавать газку, чтобы давление в ресивере не упало, иначе не заведешься после остановки.

У нас твердого топлива и сейчас в избытке, а тогда было вообще хоть завались, поэтому наши топливные автоагрегаты строились газогенераторными: в реактор загружались деревянные чурки, разжигались чем попало и тлели еле-еле. Тепло для пиролиза давала часть самого топлива, пиролизные газы поступали прямо в карбюратор, а при длительной стоянке просто стравливались в атмосферу.

Важным достоинством газогенераторных установок было то, что их можно было подтапливать на ходу и они работали на любом виде твердого топлива. Автору известен случай, когда водитель полуторки с едва уже дышащим газогенератором (его родной дядя) на прифронтовой дороге попал под обстрел «мессера». В реактор тут же полетели валенки, ватник, ватные штаны, ушанка. Взбодрившийся движок опять потянул как следует, и водила с машиной спаслись. На хохот однополчан водила отвечал по-солдатски философски: «Жить захочешь – и … туда сунешь!»

Современные бытовые пиролизные котлы все без исключения газогенераторные. Иначе получить КПД выше 65-70% не получается. Но название «пиролизные» отнюдь не ошибочно: более 90% вырабатываемого тепла дает сгорание пиролизных газов. Поэтому далее в тексте выражения «пиролизный» и «газогенераторный» употребляются как синонимы, кроме случаев, когда иное специально оговорено.

Примечание: по умолчанию пиролизным считается также любой котел длительного горения на твердом топливе; там большую часть тепла дает также пиролиз. В масляных приборах длительного горения ( или темном печном топливе, к примеру) более половины тепла дает сгорание испарившихся легких фракций, а самые тяжелые, тоже пригодные для пиролиза, оседают в шлам на дне резервуара. Поэтому считать масляные печки пиролизными можно только с большой натяжкой.

Как устроены пирокотлы?

На рис. показано устройство пиролизных котлов самых употребительных типов. Две верхних позиции – котлы с принудительной циркуляцией в рабочем (воздушно-газо-дымовом) тракте, т.е. с принудительной тягой. Две нижние – пиролизные котлы на естественной тяге. Разберемся вначале, что у них у всех общего, а затем перейдем к частностям.

О терминологии

У печников свой язык. Хайло, к примеру, не грубое ругательство, а устье топки специальной конструкции. На рисунках боров – горизонтальная часть дымохода. Шиберы – дроссельные заслонки, регулирующие поток воздуха/газов. Иногда для определенности воздушный дроссель так и оставляют дросселем, а шибером называют его же в газоходе/дымоходе. Применительно к пиролизным котлам газоход и дымоход различают: в дымоходе все уже прогорело до углекислого газа и воды, но еще горячее. В газоходе еще идут термохимические реакции.

Примечание: в других источниках вам может встретиться название «творило». В печном деле это не мешалка-колотушка для теста, а просто-напросто дверца с задвижкой. Вспомните: отворять, затворить. Еще у печников ход печи – это ее рабочий цикл или режим горения в ней. Т.е. двух- или многоходовая печь на самом деле двух- или многорежимная.

Общее

Общий у всех пирокотлов рабочий цикл; любой пиролизный котел работает следующим образом:

• Первичный наружный воздух поступает в камеру газификации, где тлеет топливо.
• Небольшая часть его кислорода расходуется на поддержание тления, обеспечивающего температуру газификации в 200-800 градусов.
• Пиролизные газы поступают через сопло (иногда его по-печному называют хайлом, хотя работает оно совсем не так, как хайло печи) в камеру сгорания.
• В нее же поступает вторичный воздух, и пиролизные газы горят.
• Некоторая часть пиролизных газов при наличии катализатора – частиц свободного углерода из топлива – восстанавливается до угарного газа и окислов азота, на что расходуется тепло.
• Восстановленные компоненты окисляются в камере дожигания, отдавая обратно тепло.
• Прореагировавшие дымовые газы проходят через теплообменник водогрейного регистра, а затем уходят в дымоход.
• Система терморегулирования поддерживает в камере сгорания оптимальную для полного сгорания температуру.

Примечание: не вполне забывшим химию из этого ясно – отбор тепла на этапах газификации, сгорания и догорания неизбежно резко ухудшит КПД установки и даст на выходе вредные и опасные газы. В пирокотле непрерывно крутится огромное количество тепловой энергии, и нам доступно только то, что уже не нужно для самоподдержки рабочего цикла. Самодельный пиролизный котел должен проектироваться с полным знанием и пониманием этого обстоятельства, иначе получится очень плохая и опасная печь. Если где-то увидите чертежи в теплообменником в газификаторе, камере сгорания или дожигателе – в игнор без разглядывания.

Общие для пирокотлов также режимы работы. Их всего три, см. рис.

1. Розжиг. Заслонка (дроссель, шибер) прямого хода открыта. Дымовые газы уходят прямо в дымоход – слева на рис.
2. Рабочий режим, в центре. Заслонка прямого хода закрыта, идет пиролиз. Тяга в газоходе обеспечивается либо принудительно, либо естественным образом.
3. Догрузка топлива, справа. Заслонка прямого хода открыта, но тяга в газооходе сохраняется некоторое время: он разогрет, и вентилятор, если он есть, не выключается. Пиролиз не прекращается. Догрузку нужно производить быстро – кроме того, что цена топлива вылетает в трубу, может пойти угар.

И, наконец, общими для бытовых пирокотлов является также привередливость к топливу и материалам конструкции:

Из термохимии процессов в пирокотлах следует еще один их недостаток: небольшие пределы регулировки мощности при условии сохранения высокого КПД. Форсировать котел по теплу более чем на 50% не выйдет – топливо в газификаторе вспыхнет, и КПД упадет. И снизить ее более чем вдвое тоже не получится: пиролиз затухнет, КПД опять упадет, пойдет угар. Но в средних широтах тепловая мощность систем отопления по сезону должна меняться в 10-15 раз. Так что системы отопления на пирокотлах нужно проектировать в расчете на циклический режим прогрева, и крайне желательно при этом хорошенько утеплиться снаружи ЭППС. Пиролизный котел – детище века энергосберегающих технологий, в избе с земляным полом от него толку не будет.

О материалах

Самодельщику и покупателю нужно знать, что газификатор, камеры сгорания и дожигатель без жаростойкой футеровки долго не протянут. К примеру, на широко рекламируемые и, действительно, очень дешевые котлы на естественной тяге (см. далее) «Буржуй» имеется множество нареканий: за один-два отопительных сезона под камеры сгорания прогорает, литые из чугуна колосники корежатся.

Дешевизна «Буржуя» как раз и объясняется тем, что он не футерован. А состав и технология нанесения футеровки – главный секрет любой котлостроительной фирмы. И немалая доля стоимости готового изделия.

О топливе

Предпочтительные виды твердого топлива для пирокотлов – топливные пеллеты (именно под них проектируются промышленные модели) или дрова. Пиролизный котел на угле с высоким КПД проработает, пока не выйдут все летучие, их же в каменном угле не так-то много, а в древесном почти нет. Затем пойдет простое горение углерода с печным КПД. Высокоэффективный котел длительного горения на угле должен строиться на комбинированном рабочем цикле (на совмещенном ходу), при котором закладка топлива тлеет с поверхности, пиролизный цикл совмещен с горением и происходит непосредственно на гранулах топлива.

Примечание: влажность воздушно-сухой древесины может доходить до 50% Воздушно-сухая значит, что сушилась она на открытом воздухе под навесом; попросту говоря – в поленнице. Пеллеты в заводской упаковке при длительном хранении в неотапливаемом помещении могут натянуть в себя до 30% влаги. И то, и другое для пирокотла слишком много. Довести влажность очередной закладки топлива до комнатно-сухой (8-12%) можно, использовав остаточное тепло борова. Для этого над ним оборудуют самодельную сушилку для дежурной (следующей) закладки, см. рис. По расходам на отопление сразу чувствуется. В приятную сторону.

Здесь же необходимо сказать о пиролизном масле. Оно вовсе не топливо для пиролизных котлов. Пиролизное масло – продукт чистого пиролиза отходов деревообработки: кратковременного, 5-30 с, нагрева в герметичной реторте примерно до 800 градусов. Фактически, это разжиженный древесный деготь.

Теплотворная способность пиролизного масла высока, около 40 000 кДж/кг, а зольность невелика, примерно 0,2-0,3% Стоит оно дешево. Но обводненность – более 0,5%, что для жидкого топлива плохо. И содержание серы более 1%; для бытового топлива это вообще недопустимо. Кроме того, пиромасло имеет довольно сильную кислую реакцию, т.е. разъедает и металлы, и футеровку. Поэтому сжигают его только в промышленных установках с помощью горелок особой конструкции специально под него. Вот тут замена мазута М100 пиромаслом дает до 20% экономии. Но – не дома в бытовом котле.

“Принудительные” котлы

Наддув

На рис. со схемами котлов вверху слева – котел с наддувом: вентилятор нагнетает наружный воздух в газификатор, и вторичный воздух подается в камеру сгорания тоже не снаружи, а от внутренней воздушной магистрали. Давление во всем рабочем тракте выше атмосферного. Преимущества схемы в наддувом:

1. Вентилятор – обычной конструкции, хоть компьютерный.
2. Камера сгорания может быть совмещена с дожигателем, как на схеме, т.к. всегда можно обеспечить избыток воздуха в ней в любом объеме.
3. При использовании жаропрочных спецсталей можно обойтись без футеровки, т.к. температура более 1000 градусов сосредоточена в области около сопла, а у стен – 800-900 градусов.

Но эти же достоинства не позволяют получить КПД более 82-84%. Почему? Возьмите обычный кухонный дуршлаг, переверните его и подставьте под струю воды. Через сито пройдет только ее часть, а довольно много просто скатится по выпуклой сетке – в природе все стремится уйти по пути наименьшего сопротивления. Пустим воду сильнее – через сито протекает столько же, а большая часть стекает с края.

Воздух под давлением также, во-первых, частично просто обтекает закладку топлива, а нутро ее, где самый пиролиз, получает кислорода недостаточно, причем усиливать наддув бесполезно, см. пред. абзац. Во-вторых, в камере сгорания из-за этого же оказывается воздуха не то чтобы чересчур, но многовато. Температура в самой сердцевине факела не превышает 1100 градусов, и самые тяжелые продукты пиролиза не сгорают, а улетают в трубу. Их немного, но КПД 90% и более уже не добьешься.

Чем больше тепловая мощность и, соответственно, размеры котла, тем, по закону квадрата-куба, сильнее падает КПД. Кроме того, если терморегулятор косвенного типа, по температуре воды на подаче, вся система при тепловой мощности более 30-35 кВт теряет устойчивость и может пойти враскачку. Режим сгорания, особенно на слишком влажном топливе, становится пульсирующим, что опасно, и КПД резко падает. Это резко ограничивает применение в котлах такого типа простой энергонезависимой автоматики на биметалле с механикой, см. далее. На мощность более 30 кВт приходится ставить еще и датчик в камере сгорания, дорогую термопару с платиной, и управляющий процессор. Погас свет – погас котел.

Внимание!

Особо нужно сказать об опасности угара от котла с наддувом. Во-первых, раз давление в тракте выше атмосферного, малейшая трещина даст утечку пиролизных газов в помещение. Они не всегда имеют запах, но всегда ядовиты и едки.

Во-вторых, закрытая заслонка прямого хода должна блокировать от открывания загрузочный люк, а после открывания ЗПХ блокировка должна отключаться с выдержкой времени 1-3 мин. Иначе открывшему дверцу для подгрузки топлива в лицо пыхнет теми же пиролизными газами. Т.е., и здесь необходимы электроника и термостойкая электромеханика.

Откачка

Справа вверху – котел пиролизного горения с дымососом. Давление в тракте, соответственно, ниже атмосферного. Разница с наддувом принципиальная, и понять ее поможет тот же дуршлаг под краном, но уже повернутый как надо, чашей вверх. Теперь воде деваться некуда, кроме как в отверстия сита. Откроем еще кран – уровень воды в чаше повысился, давление поднялось, через сито протискивается больше. Имеем саморегулирующуюся систему.

В котлах с дымососом закладка топлива хорошо продувается: куда воздуху труднее проникнуть, там и давление будет ниже, а тяга туда сильнее. Пиролиз идет «аж бегом». Вторичный воздух можно брать снаружи: его давление больше, чем в камере сгорания. Поэтому он, стремясь расшириться, взвихривается (тут работает сила Кориолиса), отлично перемешивается в пиролизными газами и они сгорают, развивая температуру до 1200 и более градусов.

Одно только это (вспомним формулу Карно) даст повышение КПД. Еще его повысит более полное, вследствие высокой температуры, сгорание тяжелых фракций. И появляется возможность сделать «дубовый», только на механике, терморегулятор.

В его основе – термобиметаллическая пластина в водогрейном контуре. При колебаниях температуры она изгибается. От нее идет тяга к дросселю, подпускающему в дымоход наружный воздух. Перегрелась вода – заслонка приоткрылась, мотор крутит, как и прежде, прямо от сети или UPS, но наружный воздух, с более высоким давлением, оттолкнет часть дымовых газов. Давление в газификаторе и камере сгорания повысится, наружного воздуха туда поступит меньше, и пиролиз со сгоранием поутихнут точно в такт.

КПД котлов с дымососом может превышать 90%, а мощность при 100% безопасности и надежности – 100-150 кВт. Но, во-первых, вследствие высокой температуры заметным становится каталитическое восстановление, поэтому без дожигателя никак не обойтись. И весь огневой тракт должен быть основательно отфутерован, во-вторых. В-третьих, дымосос – не вентилятор. Он должен работать при высокой температуре в химически агрессивной среде.

Отставить – внимание!

Догрузку топлива в котел с дымососом можно производить безо всяких предосторожностей. Дверцу загрузочного люка и ЗПХ можно открывать-закрывать в любой последовательности. В худшем случае, вонью шибанет, но не раскаленным ядом.

Теперь, если даже забыть открыть ЗПХ при загрузке, ничего страшного не произойдет: дымосос все равно вытянет пиролизные газы. Нужно только не забыть захлопнуть люк: через 3-4 мин такого режима пиролиз прекратится, и котел нужно будет снова разжигать.

В целом преимущества отопительных котлов с дымососом настолько велики, что большинство промышленных моделей выполняются по этой схеме. Конкурируют с ними на мощностях до 40 кВт только котлы на естественной тяге. К ним мы обратимся ниже, но прежде следует поговорить об электропитании принудительных.

Электричество и UPS

Котлы с принудительной тягой требуют электропитания. Последствия его отключения могут быть двоякими. Если естественная тяга хорошая (вертикальная часть дымохода не менее 5 м), то пиролиз перейдет в пламенное горение и котел будет греть как плохая печка. Если же естественная тяга слабая (а экономия на дымоходе позволяет компенсировать значительную часть стоимости котла), то закладка топлива через несколько минут потухнет. Но перед этим даст много угара, который неизбежно просочится в комнату. Возможно, ночью, когда все спят.

Поэтому для котлов с принудительной тягой необходим источник бесперебойного электропитания – UPS. В заводских моделях он встроенный (обязательно проверьте по техописанию перед покупкой, действительно ли?) Мастеру, решившему сделать пиролизный котел самостоятельно, нужно правильно выбрать компьютерный UPS; специализированный в разы дороже и ничуть не лучше.

«Навороченный» комп с развитой периферией потребляет что-то около 300 Вт. На хорошем UPS он протянет без сети примерно час. За это время можно, к примеру, закончить рендеринг в 3D, сохраниться на диск, отправить файл заказчику, сделать контрольную копию на DVD и распечатку. Но, если заглянуть в спцификацию UPS, там будет обозначено: «Паспортная мощность – 1 кВт». Однако киловаттный утюг от него час не погладит. Он посадит такой UPS за минуту, да еще и аккумулятор с электроникой испортить может. Почему так?

Замерим ток потребления, когда сеть появится и UPS станет на заряд. Он окажется около 4,5 А, что как раз и даст 1 кВт. И полностью посаженный аккумулятор UPS «накачается» всего за 20 мин, т.е. за 1/3 часа. Дело в том, что номинальное количество циклов заряд-разряд аккумулятора обеспечивается при соотношении времени заряда/разряда как раз 1:3. «Акумыч», рассчитанный на 10-часовой разряд (в компьютерных UPS – на часовой) нужно потом заряжать таким током, чтобы полностью «накачать» его за 3 часа. Больше или меньше – количество рабочих циклов сокращается, а стоит аккумулятор для UPS недешево.

Поэтому выбирать UPS для котла по паспортной мощности нужно с трехкратным запасом. К примеру, вентилятор дымососа – 100 Вт. Считаем за 300. Держать мотор UPS должен до полного сгорания закладки топлива; допустим, 10 час. Тогда компьютерный UPS нужен на 3 кВт. В специализированном аккумулятор рассчитан на 10-24 час разряда; такие дешевле сами по себе. Но сам UPS все равно будет раза в полтора дороже компьютерного на 3 кВт. Это, скажем прямо, деньги «за звездочку».

Примечание: отключать звуковую сигнализацию UPS не нужно. Противно, особенно сквозь сон, но безопаснее будет.

Естественные

Пиролизные котлы на естественной тяге предпочтительнее принудительных на мощностях до 25-30 кВт. Они, естественно, дешевле, а проигрыш по КПД в 5-10 процентных пунктов по расходам на отопление при таких мощностях почти не чувствуется, но зато не требуется электропитание. Только нужен дымоход с хорошей тягой, высотой не менее 5-6 м. Если планируется установка котла взамен старой голландки или утермарковки, то котел на естественной тяге – оптимальный вариант.

Однако и здесь нужен выбор из двух различных типов. Первый (слева внизу на рис. со схемами котлов) – с раздельной подачей первичного и вторичного воздуха. Второй (там же справа) – с единым воздушным потоком.

Раздельная подача

Котел с раздельной подачей воздуха кое в чем похож на принудительный в наддувом: интенсивность пиролиза не максимальная, температура в камере сгорания – до 1000 градусов, поэтому можно обойтись спецсталями без футеровки. Камера сгорания совмещена с дожигателем. В целом конструкция проста; КПД – до 80%, но причина уже другая.

Без автоматики, отслеживающей и регулирующей подачу воздуха, оптимальное соотношение подачи первичного и вторичного воздуха достигается только где-то посередине всего времени выделения летучих компонент из топливной массы. Такой автоматикой снабжаются серийные модели; заодно она держит наилучшее соотношение первичного и вторичного воздушных потоков не только по мере выгорания, но и в зависимости от свойств загруженного топлива, поэтому автоматизированные котлы с раздельной подачей воздуха всеядны, а КПД их доходит до 86%. Отключение автоматики вследствие пропадания сети или ее поломки не страшно, просто КПД упадет до 70-75%, а котел можно эксплуатировать без ограничений до ремонта.

Один поток

Котел с единым воздушным потоком сложнее: камера сгорания и дожигатель разделены, нужна качественная футеровка. Так нужно, потому что воздух на пиролиз и сгорание распределяются в пиролизной камере естественным образом: топливная масса берет себе, сколько нужно для пиролиза, а остальное проскакивает мимо нее в камеру сгорания. На расчетном сорте топлива однопоточные котлы дают КПД до 87%

Котел на одном потоке требует точного расчета и/или долгой доводки опытного образца. Он критичен не только к параметрам данной закладки топлива, но и к его сорту. Однопоточные котлы чаще всего рассчитываются на пеллеты, но, для удаленных местностей с «никакой» торговой инфраструктурой и ненадежным электропитанием некоторые производители делают и дровяные котлы.

Самодельную конструкцию можно сделать двух- или многотопливной. Для этого нижнюю плиту футеровки нужно сделать сменной, с разными наборами отверстий для первичного воздуха и соплами для вторичного. Но каких трудов будет стоить ее доводка до КПД хотя бы в 80% – на ночь глядя лучше не думать.

Двухконтурные

Отопление без ГВС – нонсенс. Котлы промышленного выпуска, за редчайшими исключениями – двухконтурные. Проектируя же самодельный пиролизный двухконтурный котел, нужно, во-первых, решить, будет ли контур ГВС полнопоточным или с накопителем, во-вторых, циркуляция в ГВС будет принудительной или термосифонной, в третьих, куда засунуть змеевик-теплообменник.

Первая задача однозначно решается в пользу накопительной системы. И дело не только в том, что тратить топливо, которое денег стоит, на непрерывный подогрев воды, которой пользуются нерегулярно, неразумно. Скорее, дело в том, что воду в полнопоточной домашней ГВС уберечь от вскипания без сложной и дорогостоящей автоматики невозможно. А вскипание ГВС большого объема – серьезная авария с риском для жизни.

Вторая задача также однозначно решается в пользу термосифонно-накопительной системы. Циркуляционный насос требует электропитания. Нет сети – нет горячей воды в кране, и змеевик может закипеть. Это уже не грозит тотальным ошпариванием, но котел чинить придется, что дорого.

Третья задача решается просто: змеевик устанавливают в отопительный контур там, где температура теплоносителя в нем составляет 80-90 градусов. Это выход подачи (справа внизу на рис. со схемами котлов). Так абсолютно исключается вскипание. Но в таком случае система должна быть не сливной, т.е. заполнена антифризом и с закрытым (мембранным) расширительным баком. По эксплуатационным расходам такая дешевле водяной, но ее монтаж и начальная заправка гораздо дороже.

Второй вариант показан на рис. Здесь теплообмеенник ГВС установлен в глухом отсеке между верхом пиролизной камеры и противоточного дожигателя. Вскипание не исключено, поэтому накопитель ГВС должен быть большого объема, от 5 л на киловатт общей тепловой мощности. В таком случае вскипание воды в змеевике обойдется противным бурчанием бака ГВС и паром из его горловины, которая непременно должна быть с дренажным отверстием.

О теплообменниках

Есть две системы теплообменных регистров водогрейных котлов: огнетрубная и водотрубная. В огнетрубной системе дымогарная труба (трубы) проходит прямо сквозь водяной бак. Технологически это проще, поэтому самодельные пиролизные печки с водогрейкой часто делают по огнетрубной схеме, и это плохо.

Для эффективного нагрева воды, и высокого КПД котла, разность температур между газами в трубе и теплоносителем должна быть как можно больше. Если не нужно давление в системе выше атмосферного, то при воде в 90 градусов внутри трубы должно быть не меньше 600. Вывод? Быстро прогорит. Моряки, которым в паросиловых установках нужно не менее 4-5 ати, от огнетрубных котлов отказались еще в конце XIX в.

Водотрубный регистр сделать сложнее: нужны как минимум два бака-накопителя, на подачу и обратку, в которые нужно вварить тесный пучок из многих труб, чтобы дымовые газы как следует запутались в этом лабиринте и хорошо отдали тепло, прежде чем вылетят в трубу. Но теперь необходимый для хорошего теплообмена высокий температурный градиент работает на нас: в паровозном котле на 13 ати внешняя, контактирующая с дымовыми газами, поверхность водяных трубок нагрета всего до 400 градусов. А в бытовом отопительном без избыточного давления хватит и 200, чтобы можно было говорить о КПД более 80%. Вывод? Можно применять обычную конструкционную сталь.

О камерах и соплах

Существенно снижают КПД котлов углы с газификаторе и камере сгорания, именно по углам тепло очень любит удирать без пользы. Вспомните – неотапливаемое помещение обмерзает прежде всего по углам. Поэтому газификатор, камеру сгорания, а лучше всего и дожигатель, нужно делать покруглее. Промышленные котлы большой мощности все целиком выполняют округлыми, см. рис.

Под газификатора в котлах с принудительной тягой нужен сужающийся, чтобы закладка топлива постепенно оседала туда, а зона пиролиза оставалась на месте. В котлах на естественной тяге под плоский с колосниковой решеткой и зона пиролиза плавающая, это одна из причин, почему их КПД ниже.

Теоретически идеальная конфигурация поперечного сечения сопла – круг. Но такое сопло склонно к засорению золой, а частая прочистка не идет на пользу футеровке. Поэтому сопло выполняют в виде продольной щели; от КПД это отнимает всего 1-3 процентных пункта.

О печах из баллона

Округлость емкости для бытового сжиженного газа побуждает к мысли сделать из газового баллона пиролизную печь или котел. Ведь самодельщику очень сложно изготовить округлое изделие из листового металла толщиной не менее 5-6 мм, что необходимо для огневых частей. А толщина стенок баллона вроде подходящая.

К сожалению, не выйдет. Баллоны для бытового газа изготавливаются из обычной конструкционной стали, не обладающей ни жаропрочностью, ни химической стойкостью даже при комнатной температуре. Единственно, для чего корпус баллона пригоден – топливный резервуар для масляной печи на отработке.

Но баллон для пиролизного котла все-таки может пригодится, а именно – как накопитель горячей воды для дачной или банной ГВС. Его небольшой объем в данном случае на руку – быстро нагреется, и на двоих-троих хватит, чтобы ополоснуться под душем после дня полевых работ. А округлая форма хорошо удержит тепло при самой примитивной теплоизоляции.

Пиролиз в кирпиче

Пиролизная с водотрубным теплообменным регистром показана в разрезе на рис. Мелкие зелененькие стрелки – подача первичного и вторичного воздуха по воздушным магистралям из стальных труб с мелкими отверстиями, но наддув и дымосос не нужны; воздух и туда, и туда берется наружный. Кирпичная пиролизная печь дает КПД до 90% на естественной тяге.

Достигается это за счет большой тепловой инерции кирпичной кладки. Оптимальная температура как газификации (боковые камеры), так и сгорания (камера сгорания – посередине) поддерживаются независимо от случайных колебаний интенсивности термохимических процессов. Та же тепловая инерция кирпича-теплоаккумулятора позволяет печи самой подстраиваться под конкретное топливо. Поэтому не нужен и дожигатель.

Кроме того, двухкамерная печь еще и «двуядная»: в камеры можно закладывать разные сорта топлива. Закладки будут сгорать с разной скоростью, только и всего. Или можно одно и то же топливо загружать в обе камеры со сдвигом по времени; тогда печь точно никогда не выстудится. Наконец, прогрев печь, можно давать закладку на 1/5 часть мощности, а форсировать по теплу можно вдвое и более, что дает необходимый диапазон регулирования мощности без автоматики и электропитания.

Наверное, таких замечательных печей можно построить много, а производители котлов только давят рекламой? Вовсе нет. Инженерной методики расчета кирпичных пиролизных печей разработать пока не удается. Каждая – плод раздумий, трудов или просто удачи мастера-печника, умеющего сложить пиролизную печь. Стоимость готового прибора – соответствующая.

Самодельщикам можно дать только самые общие рекомендации:

• Кладка огневой части – только из шамотного кирпича; на рисунке выделено светлым.
• Полная перевязка швов как в каждом ряду, так и между рядами.
• Половинки и трехчетверки – только готовые, с равномерно обожженной со всех сторон поверхностью; сердцевина каждого кирпича должна оставаться внутри.
• Швы в однородной кладке – 3 мм; между шамотом и красным кирпичом и любым кирпичом и сталью – 6 мм.
• – глиняный средней жирности и текучести (сметанообразный); глина и песок – 1:1.
• Песок – чистый белый кварцевый просеянный и прокаленный, горный, карьерный или овражный, с угловатыми или шероховатыми гранулами. Окатанный речной песок не годится.

Возникают эти ограничения из-за опасности образования микротрещин, незаметно выпускающих в помещение угар и пиролизные газы. А склонность печи к микротрещиноватости обусловлена большими тепловыми напряжениями в ее теле. К примеру, округлый речной песок будет сцепляться с глиной на порядок хуже, чем шершавый. Уширение швов кладки ради упрощения порядовки даст концентрацию тепловых напряжений на них, и – те же трещины, и т.п.

Напоследок – печь 007!

«Суперпечка» не согревает граммом угля новорусский особняк. Она изготовлена на скорую руку из консервных банок разного диаметра, вставленных одна в другую, см. рис. Отверстия не обязательно должны быть круглыми и расположенными равномерно по высоте и окружности; их можно просто пробить лезвием ножа. В верхние отверстия во внутренней банке затягивается воздух, в котором хорошо догорают отходящие от тлеющей топливной закладки пиролизные газы, так что печка эта с полным правом пиролизная.

Охотники, рыболовы, туристы, бойцы, прошедшие курс выживания, давно знают эту конструкцию как печку-щепочницу. Широким кругам она стала известна как «печка Бонда», когда агент 007 в какой-то из серий бондианы с ее помощью спас жизнь себе и хорошей героине.

Кто там тогда бондил, Шон Коннери, Питер О’Тул, Пирс Броснан или кто-то еще, не упомнишь уже. Но щепочница (в которой, кстати, хорошо горят также веревки и тряпье) реально спасла жизнь многим и многим: на ней можно обогреть двухместную палатку или шалаш, а заодно сварить кашку из концентрата или ушицу.

Так что пиролиз – удел не только сложнейших агрегатов, разработанных и сделанных с применением высоких технологий. Он и просто так может выручить, имейте в виду.

Видео: пиролизный котел-буржуйка в работе

Из всех видов отопительных установок, работающих на твердом топливе, наиболее эффективными считаются агрегаты, в которых при сжигании дров или угля происходит пиролиз. Это процесс дожигания газов, выделяющихся из дров или угля при их тлении, что позволяет передавать теплоносителю почти всю энергию сгорания топлива. Данный принцип использует схема пиролизного котла, в которой реализовано выделение горючего газа из топлива и его последующее сжигание.

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.

Способы подачи воздуха для горения

К высоте и диаметру дымохода предъявляются повышенные требования, когда схема подачи воздуха в пиролизном котле предполагает использование обычной тяги. Ее должно хватать на преодоление сопротивления газовоздушного тракта установки и дымоходной трубы, а также на создание разрежения в топке величиной 16-20 Па. Подобрать диаметр можно по выходному патрубку, а высота должна быть не менее 5-6 м.

Принудительная подача воздуха в обе камеры может осуществляться тремя способами:

Обычно схема пиролизного котла, предусматривает установку вентилятора в режиме нагнетания. Это объясняется тем, что обычный нагнетатель по стоимости доступнее чем дымосос, так как последний должен вытягивать отходящие газы с высокой температурой. По этой причине его конструктивные элементы стоят дороже.

Ведущие производители пиролизных котлов устанавливают на свои изделия дымососы на выходе продуктов горения. Причина – обеспечение безопасности для человека, открывшего дверцу топки в рабочем режиме. Дымосос создает разрежение, поэтому пламя не полыхнет через открытый проем человеку в лицо.

При большой мощности установки производителями применяются вентиляторы для котлов обоих типов, на входе и выходе газовоздушного тракта.

Для того, чтобы понять, как работает пиролизный котел, рекомендуем посмотреть следующее видео.

Изготовление пиролизного котла

Эффективность этого вида установок на дровах стала причиной их популярности у мастеров, которые могут изготавливать твердотопливные котлы пиролизного типа собственными силами из имеющихся материалов. Процесс этот достаточно трудоемкий и требующий навыков выполнения слесарных и сварочных работ, некоторого минимума инструментов и оборудования:

• аппарат для электросварки;
• угловая шлифовальная машина;
• дрель электрическая;
• набор слесарных инструментов.

Если имеются навыки, инструменты и большое желание, то можно изготовить агрегат, используя следующий чертеж пиролизного котла на естественной тяге:

1 – воздушный канал; 2 – дверца для загрузки топлива; 3 – дверца вторичной камеры; 4 – заслонка прямой тяги; 5 – первичная камера; 6 – верхняя крышка; 7 – входной канал для подачи воздуха; 8 – воздушная заслонка; 9 – патрубок для группы безопасности; 10 – вторичная камера дожигания; 11 – патрубок присоединения дымохода; 12 – форсунка; 13 – жаротрубный теплообменник.

Материалом для изготовления камер может служить жаропрочная легированная сталь, но это дорогой материал, поэтому мастера берут простую углеродистую сталь толщиной 5 мм. Для защиты ее от высокой температуры в нижней части топки выполняется футеровка пиролизного котла огнеупорным кирпичом. Им же нужно защитить днище вторичной камеры, куда направлен факел пламени. Для обшивки водяной рубашки применяется листовой металл толщиной 3 мм, его приваривают к ребрам жесткости из полосовой стали. Из такого же металла изготавливают дверцы, крышку и обрамление проемов.

Передачу тепла от дымовых газов устройство котла предусматривает через жаротрубный теплообменник, находящийся внутри водяной рубашки. Для его изготовления подойдут бесшовные стальные трубы из углеродистой стали наружным диаметров 48 или 57 мм. Количество труб следует подобрать по необходимой площади поверхности теплообмена, для чего выполняется расчет пиролизного котла.

Учитывая, что топливо в пиролизных агрегатах горит долго (до 12 часов) и продуктивно, некоторые владельцы классических установок прямого горения задумываются о том, можно ли их модернизировать. Такая переделка твердотопливного котла в пиролизный возможна, но при условии, что топка агрегата сделана из металла, а не чугуна. Колосниковая решетка убирается и с помощью электросварки на ее месте закрепляется перегородка, разделяющая главную топку и зольник, который будет выполнять роль вторичной камеры. Между ними устанавливается форсунка. Кроме этого, понадобится организовать подачу воздуха в обе камеры, надо изготовить воздушные каналы и установить их, как показано на чертеже.

Как правило, переделка котла в пиролизный происходит не на заводских агрегатах, а на самодельных, это расширяет возможности для усовершенствования конструкции. Можно менять проходное сечение форсунки, размеры обеих камер или площади поверхностного теплообмена, добиваясь наилучших показателей длительности горения и повышения КПД установки.

Расчет пиролизного котла

Расчет начинается с определения величины температурного напора, ºС:

Ƭ= (∆Т — ∆t) / ln (∆Т / ∆t)

В этой формуле:

• ∆Т – перепад температур продуктов сгорания перед теплообменником и после него;
• ∆t – разница между температурами в трубопроводах подачи и возврата теплоносителя.

Полученное значение Ƭ подставляют в формулу:

S = Q / k / Ƭ , где:

• Q – расчетная мощность отопительной установки, Вт;
• k – коэффициент теплопередачи, равен 30 Вт / м 2 ºС.

Укрупненный расчет мощности пиролизного котла (Q, кВт) выполняется исходя из площади здания. Ее значение нужно принимать по наружному обмеру дома, результат разделить на 10. Смысл этого действия в том, что на обогрев каждых 100 м 2 здания требуется ориентировочно 10 кВт тепловой энергии. Полученный результат – это расчетная мощность системы отопления, а источник тепла принимается с коэффициентом запаса. Он зависит от региона проживания и колеблется от 1,1 до 1,5.

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.

Будьте осторожны, проводя такие испытания, есть опасность обвариться кипятком по неосторожности или при разрыве водяной рубашки.

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.

Заключение

Пиролизные установки, сделанные своими руками, приобретают все большую востребованность. Причина – высокая стоимость котлов заводского изготовления, самодельные агрегаты часто оказываются единственной альтернативой. Единственный недостаток - топливо для пиролизных котлов должно иметь влажность не выше 25%, иначе процесс пиролиза будет слабым, что влияет на производительность установки.

Пиролизный котёл это вид, который работает на твердом топливе (дерево) базисный процесс на котором основано устройство котла – является пиролиз. Это тление той же древесины при малом количестве воздуха для выделения газа. Эти шаги позволяют увеличить время горения одной закладки дров до 10-12 часов, что даёт возможность автоматизации.

Схема котла

Эта иллюстрация нагляднее покажет механизм работы устройства.

Устройство состоит из двух камер, которые расположены одна над другой.

В верхнюю камеру закладывают дрова, можно их и не колоть, а класть большими чурками. Дрова поджигают и закрывают дверцу в верхнюю, тем самым ограничивая приток кислорода к горению, они начинают тлеть (выделяя температуру 500 – 600 градусов), при этом выделяются газы. Они уходят в нижний отсек под воздействием принудительной тяги, которая организовывается путем установки вытяжного вентилятора в дымоходном отверстии.

В нижний отдел подаётся небольшое количество воздуха, это приводит к сгоранию газа и в дымоход уходит лишь минимальная часть вредных веществ. Дерево в верхнем отсеке коксуется и преобразуется в пепел через колосники, которые разделяют отделения, попадает в нижнюю камеру, откуда его нужно выбирать. Тепло от сжигания даёт большую долю тепла для нагрева воды.

Дерево для топки

Для топки используйте сухие дрова, поскольку влажные не способствуют разложению. Экономичность его по сравнению с «традиционной» топкой составляет 7-9 %, а стоимость его превышает 1,5-2 раза. Поэтому целесообразно его сделать своими руками, хоть это будет и не совсем просто. Чертежи и принципиальные схемы достать в свободном доступе проблематично, есть несколько, но без деталировки, а лишь общие принципы. Поэтому доводить агрегат придется самому методом проб и ошибок. К проектированию стоит подходить с большой ответственностью.

Отопительная конструкция своими руками

Пример чертежа из сети интернет, который есть в доступе.

Чертежи с мощностями 20 и 24 кВт можно скачать перейдя ссылке

Для работы потребуется сварочный аппарат, шлифовальная машинка для обработки углов с диаметром круга 230 и электродрель.
Основной материал – листовой металл. Толщину его в областях горения составляет 5 или 6 мм, для внешнего кожуха подойдёт и 3 мм толщиной. Помните, что без защиты от высоких температур металл долго не прослужит, поэтому его нужно защитить, провести так называемую футеровку. Как вариант для этих целей применяют шамотный кирпич. Чтобы не проводить футеровку стоит употреблять жаропрочную специальную сталь. Для её сваривания необходимо выбирать соответствующие электроды, поскольку сталь легирована хлором и молибденом.

Дверцы – двойные, внутренние, которые ведут контакт с огнём, защитите огнеупорным материалом, и внешние, которые нужно уплотнить, для этого используйте уплотнительный шнур из стеклокерамики. Хорошим решением по выбору труб теплообменника для нагрева воды будет труба с характеристиками 76 мм диаметром и 3 мм толщиной.

После сборки проведите его испытания, на предмет течки труб, а также настройки горения путём регулировки подачи туда вторичного воздуха. Для обеспечения безопасности при отключении света, требуется подготовить работу вентилятора принудительной тяги, это достигается использованием источника бесперебойного питания. Для автоматизации нагрева воды установите контроллёр и датчики, они обеспечат регулировку температуры теплоносителя.

Давно завоевали популярность у владельцев частных домов - по значению КПД они приближаются к газовому оборудованию, при этом могут быть установлены даже в любом доме и не зависят от наличия газа и электричества. Пиролизный котел можно сделать самостоятельно, сэкономив немало денег.

Уровень автоматизации котла зависит от модели, при этом стоит отметить, что котлы с регулированием процесса горения энергозависимы, их установка возможна только при наличии бесперебойного электроснабжения.

Видео: конструкция пиролизного котла

Достоинства и недостатки

Несомненное преимущество, благодаря которому пиролизные котлы по удобству использования приближаются к газовым - это эффективность и высокий КПД. Но этим перечень достоинств котла не ограничивается, их отличают также:
• длительная работа на одной загрузке топливника - до 48 часов в мощных моделях, до 18 часов - в бытовых;
• доступность и разнообразие потребляемого топлива - пиролизные котлы могут работать также на пеллетах, брикетах, стружке и обрезках досок, а некоторые модели даже на опиле;
• котлы имеют компактные размеры, для их установки достаточно небольшого отдельного помещения;
• температура дыма на выходе из котла невысока, максимум 200 градусов в режиме растопки, что позволяет использовать недорогой и удобный в сборке ;
• дым содержит незначительное количество сажи, не загрязняет атмосферу и кровельное покрытие;
• современные модели оснащены автоматическим регулятором тяги, позволяющим установить режим отопления и не тратить время на регулирование режима;
• срок использования котла - от 15 лет.

Недостатки котлов пиролизного типа:

• требовательны к влажности используемой древесины, она не должна превышать 20 процентов;
• требуют правильного монтажа отопительного контура, о чем будет рассказано ниже;
• покупные котлы, особенно чугунные модели, довольно дорогие, по цене сравнимы с газовым оборудованием.

Как можно заметить, все недостатки пиролизных котлов устранимы за счет правильной эксплуатации. А уменьшить стоимость отопительного оборудования можно, сделав самодельный котел - это вполне реально, если провести расчет тепловой мощности, а также найти готовые чертежи или сделать их своими руками по эскизам опробованных моделей.

Чертежи и описание

Предлагаемый для сборки самодельный котел, представленный на чертеже, выполнен своими руками по типу пиролизного котла верхнего горения с принудительным наддувом воздуха в камеру сгорания.

Принцип его действия таков:

• в топливник через дверку, расположенную в верхней части корпуса, закладывают разовую порцию топлива и разжигают их сверху;
• вентилятор-дымосос, установленный в верхней части корпуса, направляет выделяющийся при горении дым в камеру дожигания;
• там происходит окончательное догорание газов и содержащихся в них горючих включений;
• дым отводится через дымовой патрубок, расположенный в задней части котла, в дымоход;
• зола, образующаяся при топке, через колосниковую решетку попадает в зольник, который находится ниже топочной камеры;
• топку окружает водяная рубашка, играющая роль теплообменника и термоизоляции стенок котла;
• вода в теплообменник поступает через нижний штуцер, расположенный в задней части котла, а отводится в систему - через верхний;
• на верхней плоскости котла расположен контроллер, позволяющий регулировать режим, а внутри теплообменника - температурный датчик.

На чертеже представлены размеры котла и обозначения его конструктивных частей. Часть размеров обозначена буквенным кодом - их уточняют по таблице и выбирают по желаемой мощности котла. Эти размеры определены тепловым расчетом, от них зависит правильная и бесперебойная его работа.

Материалы и инструмент, необходимые для сборки

Корпус котла делают своими руками из листовой стали и металлических труб с помощью сварки. Поэтому перед его изготовлением необходимо подготовить:
• сварочный инвертор, электроды;
• болгарка с отрезными и шлифовальными кругами;
• дрель с набором сверл по металлу;
• электролобзик.

Материалы и их примерное количество:

• 3 листа стали стандартного размера 1250х2500 мм, толщина 4-5 мм, лучше холодный прокат - его меньше ведет при скачках температуры;
• 2 листа оцинкованной стали 1250х2500 мм, толщина 1,5-2 мм;
• металлическая труба Ø32 мм, толщина стенок 3,2 мм;
• металлические трубы Ø57 мм, толщина стенок 3,5 мм;
• металлическая труба Ø159 мм, толщина стенок 4,5 м, общая длина 0,5 м;
• профильная труба двух сортотипов: 60х30х2 и 80х40х2;
• фурнитуру для дверок - ручки, задвижки;
• метизы;
• шамотный кирпич для футеровки топки;
• асбестовый шнур для термоизоляции дверцы.

Точное количество материала необходимо уточнить по рабочим чертежам. Кроме этого, необходимо подготовить дымосос - вентилятор необходимой мощности, термодатчик, контроллер и источник бесперебойного питания на ~220 В. Мощность вентилятора определяется с помощью расчета.

Для уменьшения веса котла для внешних стенок теплообменника можно взять сталь толщиной 2 мм. Они нагреваются меньше, чем до 100 градусов, поэтому не подвержены деформации.

Технология сборки

Последовательность операций может быть различной, но опыт мастеров показывает, что сборку котла своими руками лучше проводить так:
1. По приведенному базовому чертежу выполняют рабочий, с размерами, уточненными по таблице и расчету.
2. Из листов металла и труб болгаркой вырезают заготовки для сборки агрегата. Отверстия для труб и штуцеров выполняют с помощью дрели и электролобзика или плазмореза - второй вариант предпочтительнее, так как позволяет сделать идеально ровный срез.
3. Сваривают топочную камеру из металла 4-5 мм толщиной. Вваривают перегородку, образующую дымооборот в задней части топки. Между загрузочной камерой и зоной дожига из уголка или стальной полосы делают опору для колосника. Колосник лучше устанавливать чугунный - он прослужит дольше, а при деформации или прогорании можно легко его снять и заменить.
4. К камере в верхней его части приваривают дымовой патрубок и трубу с заслонкой для подачи воздуха. На выходе предусматривают посадочные места для дымососа.
5. Выполняют проемы для дверок топочной и зольной камеры из обрезков металла.
6. Наваривают перемычки, которые будут соединять внутреннюю и внешнюю стенки теплообменника и компенсировать перепады давления. Их можно сделать из стальной полосы. Перемычки должны располагаться вертикально, чтобы не мешать естественной циркуляции теплоносителя.
7. Постепенно приваривают внешние стенки теплобменника, соединяя их с перемычками. В отверстия на задней стенке котла приваривают штуцера для подачи воды в систему.
8. Делают из листового металла дверцы. Их выполняют двойными со слоем теплоизоляции - асбестовой тканью. Дверки крепят к котлу на петли или продумывают другой тип крепления.
9. Топку в зоне дожига футеруют шамотным кирпичом в четверть кирпича на жаропрочный раствор.
10. К котлу приваривают или крепят на болты регулируемые ножки, позволяющие выставить его строго горизонтально.
11. Корпус шлифуют, удаляют окалину, после чего своими руками покрывают его жаропрочной краской из баллона.
12. Устанавливают дымосос между дымовым патрубком и дымоходом, подключают его к сети.
13. На верхней части котла устанавливают контроллер, а датчик размещают в теплообменнике рядом с выходным штуцером.

На этом сборка котла закончена, и можно подключать его к системе отопления и приступать к наладке.

Подключение котла к отопительному контуру

Котлы длительного горения, сделанные своими руками, могут работать в системах с естественной или принудительной циркуляцией - их конструкция достаточно надежна. Системы с естественной циркуляцией монтируются с соблюдением угла наклона труб, с принудительной - с подключением циркуляционного насоса нужной мощности, которая определяется расчетом.

Из-за склонности к низкотемпературной коррозии теплообменника рекомендуется обязательно контролировать температуру воды на входном штуцере. Она не должна опускаться ниже 60 градусов Цельсия. Для того, чтобы поддержать ее в этих пределах, между прямой и обратной трубой делают перемычку, с помощью которой обратку разбавляют горячей водой до нужной температуры.

Наладка и включение

Перед включением котла в работу необходимо заполнить систему теплоносителем. Наладка заключается в выборе режима подачи воздуха в камеру дожига, тем самым регулируется интенсивность горения газов и температура в топке.

Косвенно можно определить оптимальность режима работы по дыму, выходящему из трубы: если он не имеет резкого запаха и серого оттенка, значит, топливо сгорает полностью, и режим выбран правильно.

Первые несколько дней самодельный котел работает в режиме тестирования. В это время лучше не оставлять его без присмотра и использовать только качественное топливо, а камеру загружать на 2/3 загрузки. После тестирования котел можно запускать на полную мощность и наслаждаться теплом в доме.