Принцип работы и самостоятельная сборка пиролизного котла длительного горения

У твердотопливных котлов есть один значительный минус — топливо в них быстро сгорает. Это влечет за собой повышенные затраты горючих материалов и как следствие — увеличение расходов на отопление. Решить проблему можно с помощью сделанного своими руками пиролизного твердотопливного котла длительного горения.

Как работает пиролизный котел?

Физико-химическая основа пиролиза (в переводе с греческого — «разложение огня») — распад твердого горючего при его продолжительном тлении на твердое вещество (коксующийся уголь) и газообразные фракции. Последние при их смешивании с кислородом затем выгорают, при этом выделяя большое количество тепловой энергии. Пиролиз нередко называют газовой генерацией, так как в его процессе происходит производство сжигаемого газообразного вещества.


В основе работы пиролизного оборудования лежит генерация и последующее сжигание горючих газов. Цикл агрегата складывается из двух стадий:

• Получение пиролизных газов в топливном отсеке в ходе медленного тления горючего при температурах +400-450 градусов.
  
• Сжигание летучих веществ в камере сгорания, в ходе которого достигается температура +1000-1200 градусов. Происходит это при принудительном нагнетании воздуха с помощью вентилятора.
  

Горючий компонент пиролизного газа состоит из:

• 20 процентов водорода;
  
• 20% углеродного диоксида;
  
• 6 процентов метана.
  

Проходя из топочного отсека в камеру сгорания сквозь особую форсунку, пиролизный газ, смешанный с воздухом, выгорает. При этом он выделяет много тепла.

При активном режиме работы агрегата в него принудительно подается воздушный поток при помощи дутьевого вентилятора. В отсеке сгорания образуется факел. В активной фазе все тяжелые твердые и летучие вещества, а также сажа прогорают в полном объеме. В оставшемся дыме нет токсичных примесей.

При нормальной работе пиролизного котла огонь при сжигании веществ окрашен в белый цвет. Это говорит о том, что при достаточной подаче кислорода топливо прогорает глубоко. В дымоходе практически не оседают деготь и сажа. Они уничтожаются полностью в отсеке сгорания.

Пассивная фаза пиролизного котла похожа на аналогичный режим обыкновенного колосникового твердотопливного устройства. При ней вентилятор выключен, отсутствует факел в отсеке сгорания, тяга становится прямой — из топливной камеры и в дымоход.

Управлять процессом горения можно:

• регулируя заслонки дымохода и/или загрузочной камеры;
  
• уменьшая или увеличивая подачу кислорода в отсек для сжигания пиролизных газов.
  

Период прогорания одной закладки горючего в самодельном газогенераторном котле может составлять от 2 до 12 часов. Это зависит от заданного режима.

Необходимые расчеты для создания пиролизного котла длительного горения своими руками

Корпус пиролизного котла можно сделать из металлических труб, бочки, газового баллона. Их диаметр должен составлять 0,3-0,5 метра. Толщина металла должна равняться не менее 3-4 мм. В противном случае он быстро прогорит, и агрегат выйдет из строя.

Оптимальная высота конструкции — 80-100 см. Чем котел будет габаритней, тем в него больше топлива поместится.


Агрегат должен состоять из трех камер:

• Загрузочного отсека, в него будет закладываться топливо.
  
• Топочной камеры, там будет происходить медленное тление горючего.
  
• Отсека для сжигания летучих веществ.
  

Одним из основных элементов газогенераторного котла является распределитель воздуха. Он прямым образом влияет на продолжительность тления, ограничивая пространство, в котором оно происходит.

Округлый диск воздушного распределителя можно сделать из листа стали. Его толщина должна быть не меньше 4 мм. В центре диска должна размещаться труба. Через нее в топочную камеру будет подаваться воздух. Чтоб диск без проблем опускался в ходе прогорания топлива, диаметр его должен быть чуть меньше размера топки.

Для регулирования площади тления топлива на распределителе надо сделать крыльчатку. Ее высота должна быть не больше 50 мм. В противном случае свободного места в камере будет больше и горючее станет быстро прогорать.

Сечение воздушной трубы должно быть 50-60 см. Ее можно сделать монолитной либо телескопической. Дырку в распределителе не следует делать больше 20 мм. В противном случае камера будет перенасыщена кислородом. В верхней части надо поставить заслонку. С ее помощью удастся контролировать тягу.

Пиролизный котел можно подсоединить к отопительной системе дома. Делается это двумя способами:

• Сквозь топку протягивается трубка теплообменника. В бачке вода будет разогреваться змеевиком, подключенным к отводу трубы.
  
• Дымоходный канал протягивается через выносной резервуар. Продукты горения будут перемещаться по нему и станут нагревать воду.
  

Первый из методов более простой, второй — гораздо более эффективный.

Перед созданием котла необходимо тщательно разработать чертежи агрегата.


Подробные чертежи и производимые расчеты удобно посмотреть в формате видео:

Сборка

Чтобы сделать своими силами пиролизный агрегат, к этому надо будет основательно подготовиться.

Необходимые инструменты и материалы

Из инструментов понадобятся:

• сварной аппарат (постоянного тока);
  
• компактная и габаритная углошлифовальные машины (болгарки); если их нет, можно использовать электрический лобзик, но работа с ним усложнится;
  
• электродрель.
  

Из расходных материалов будут нужны:

• отрезок трубы сечением 0,5 м и длиной 1,3 м, толщина ее стенок должна быть 3-4 миллиметра;
  
• отрезок трубы сечением 0,45 м и длиной 1,5 м, у нее толщина стенок может составлять 3 миллиметра;
  
• в случае если вы не сможете найти трубы такого диаметра, купите два листа стали размером 1,25х2,5 м и отдайте их в цех для проката, затем, сварив швы, превратите их в трубы;
  
• отрезок трубы сечением 60 мм и длиной 1,2 м;
  
• пара колец диаметром 0,5 м с полкой, ее ширина должна составлять 25 мм (их вырежьте из листовой стали либо согните из уголков размером 2,5х2,5 см);
  
• четыре навеса, две задвижки и две ручки;
  
• листовая сталь для дверец загрузочной камеры и зольника, два люка для них;
  
• два отреза швеллера под крыльчатку и ножки;
  
• листовой асбест для теплоизоляции дверец (так они не будут сильно греться, а тепловые потери снизятся);
  
• шнур из асбеста для герметизации дверок зольника и топочной камеры;
  
• 3-4 отрезных диска диаметром 12,5 см и два шлифовочных круга сечением 23 см;
  
• 3-4 упаковки сварочных электродов;
  
• дутьевой вентилятор;
  
• терморегулятор.
  

Пошаговая инструкция по сборке пиролизного котла

Корпус агрегата изготавливается так:

• Вложите трубу сечением 0,45 см в аналог диаметром 0,5 м. Скрепите их кольцом с полкой.
  
• Из листовой стали вырежьте окружность сечением 0,45 м и наварите ее на дно меньшей трубы. Это будет корпус котла с закрепленным вокруг него контуром для нагрева воды шириной 25 мм.
  
• Внизу заготовки вырежьте отверстие прямоугольной формы для дверки зольника. Его длина должна быть 15, а ширина 10 см. Приварите к нему люк. От листа металла отпилите кусок по размеру отверстия, приварите к нему петли, а затем поставьте дверцу на зольник. Оснастите ее задвижкой.
  
• Вверху водяного контура прорежьте отверстие прямоугольной формы для закладки горючего. Его величина должна быть достаточной для удобной загрузки.
  
• Приварите к отверстию загрузки люк. Вырежьте из листа стали дверку, наварите на нее петли и задвижку. Затем прикрепите к загрузочному отверстию.
  
  
  Важно! Оптимальное решение — сделать дверцу двойной. Между кусками стали уложите листовой асбест, а по периметру уплотните заготовку асбестовым шнуром. Так вы понизите тепловые потери из агрегата.
  
  
• Сделайте вверху корпуса котла отверстие и приварите к нему выходной патрубок. Через него продукты горения будут вытягиваться в дымоходную трубу.
  
• Понизу и поверху водяного контура вварите штуцеры диаметром 4 см для подсоединения к отопительной системе. Предварительно нарежьте на них резьбу.
  
• Подмыльте стыки сварки. Затем опрессуйте водяной контур устройства. Давление при этом должно быть не меньше 2 кг/кв.см. В ходе проверки проконтролируйте качественность швов.
  

Далее можно начинать делать распределитель воздуха:

• Из листовой стали вырежьте окружность. Ее сечение должно быть меньше на 2 см, нежели внутренний диаметр корпуса (0,43 м). В середине круга сделайте отверстие по сечению распределительной трубы (57-60 мм).
  
• Вставьте воздуховод в дырку и приварите по периметру к диску.
  
• На низ круга приварите отрезки уголка в форме лопастей.
  
• На верхнюю сторону приделайте петлю. С ее помощью приспособление будет перемещаться вниз и вверх. Затем установите заслонку, ею можно будет регулировать поступление кислорода в топку.
  
• Из листовой стали вырежьте окружность сечением 0,5 м. В ее середине сделайте отверстие диаметром 70 мм. Вставьте воздушный распределитель в корпус. Его верхнюю сторону вденьте в отверстие и приварите крышку агрегата.
  
• Чтобы распределитель можно было перемещать, на его петле через блок зафиксируйте трос.
  

К крышке агрегата приварите дымоходную трубу сечением 10 см. Первые

0,4 м она должна идти практически горизонтально, затем заходить в теплообменник.

Дымоход следует выводить наружу с минимумом изгибов по 45°C.

Установка и эксплуатация агрегата

Ставить котел необходимо, соблюдая определенные правила.

Требования к монтажу отопительного оборудования и меры безопасности

При монтаже пиролизного котла важно учесть противопожарные нормы. Если вы их не соблюдете, вас могут оштрафовать. Помимо этого, вы создадите угрозу для здоровья ваших домочадцев.

Вот эти противопожарные правила:

• Отопительное устройство следует поставить в специально отведенной для него нежилой комнате (котельной).
  
• Агрегат надо монтировать на фундамент из бетона либо кирпичей.
  
• Перед котлом следует положить листовую сталь. Ее толщина должна быть не меньше 2 мм.
  
• Между отопительным устройством и любыми предметами или оборудованием должен быть промежуток не меньше 30 см.
  
• В котельной должна быть устроена эффективная приточная вентиляционная система, т.к. для горения постоянно нужен свежий воздух.
  

Какое топливо можно использовать

Традиционно для пиролизных котлов в качестве топлива используются дрова. Однако их можно заменить:

• бурым, черным углем или антрацитом;
  
• торфяными брикетами;
  
• древесным углем;
  
• сухими опилками;
  
• горючим мусором;
  
• брикетами из отходов деревообработки;
  
• топливными гранулами из прессованных опилок (пеллеты).
  

Использование агрегата

Воздух в газогенераторный котел, в отличие от обычных твердотопливных аналогов, должен поступать в определенном объеме. Для этого загружать горючее следует плотно, без свободных промежутков.

Растопку котла следует осуществлять так:

• Поднимите распределитель воздуха.
  
• Откройте дверку загрузочной камеры и плотно загрузите топливо.
  
• Сбрызните его горючим составом.
  
• Закройте дверцу.
  
• Опустите воздушный распределитель.
  
• Отворите заслонку.
  
• Сбросьте по воздушной трубе горящую лучину.
  
• Как только начнется горение топлива, затворите заслонку.
  

Видео с обзором созданного своими руками пиролизного котла смотрите здесь:


Котел, работающий на принципе пиролиза, гораздо более эффективен, чем обычные твердотопливные устройства. Он позволяет экономить горючее, а значит, и деньги на отопление. При должном умении сделать газогенераторный котел можно самостоятельно.