Системы вентиляции и кондиционирования
Назад

Пиролизный котел своими руками чертежи и принцип

Опубликовано: 03.05.2020
Время на чтение: 19 мин
0
2

Как работает пиролизный котел?

В основе работы котла лежит принцип пиролиза, суть которого заключается в термическом разложении твердого топлива при высокой температуре в условиях искусственно созданного дефицита кислорода. В результате топливо тлеет, разлагаясь на твердый остаток и пиролизный газ. Образующиеся газы также сгорают, что повышает теплоэффективность оборудования и делает расход топлива более рациональным.

Устройство котла
Устройство котла

Дополнительным преимуществом рассматриваемых отопительных котлов является экологическая безопасность. В процессе пиролизного сжигания топлива выделяющиеся вредные компоненты смешиваются с углекислым газом и утилизируются. В результате в атмосферу выводится дым, не содержащий канцерогенов и прочих вредных веществ. Эта особенность позволяет топить котлы даже резиной, обрезками древесно-стружечных плит и прочими подобными материалами.

Как движется воздух в котле
Как движется воздух в котле

Работа пиролизных котлов состоит из 4 основных этапов.

  1. На первом этапе топливо дополнительно сушится и разлагается на твердый остаток и газы.
  2. На втором этапе пиролизные газы сжигаются.
  3. На третьем этапе продувается пламя и тепло возвращается к топливу, что способствует выделению дополнительного количества тепла.
  4. На четвертом этапе оставшиеся продукты сгорания выводятся через дымоход.
Пиролизный котел
Пиролизный котел

Разобравшись в особенностях работы котла, приступаем к его изготовлению. Начнем с подготовки необходимых материалов и инструментов.

Котел пиролизный Viessman
Котел пиролизный Viessman

Набор для работы

  1. Листовой металл толщиной от 0,8 мм.
  2. Огнестойкие кирпичи.
  3. Температурные датчики.
  4. Решетка колосника.
  5. Трубы диаметром 32 мм, 57 мм и 160 мм.
  6. Профилированные трубы в количестве 2 штук.
  7. Дверца зольника.
  8. Дверка для топливной камеры.
  9. Вентилятор.
  10. Гибкая пережженная проволока.
  11. Болгарка.
  12. Шлифовальные круги.
  13. Сварочный аппарат.

Выполнение вычислений

Существенное понижение цены самодельного агрегата достигается за счет правильного подбора и закупки материалов и комплектующих. Это можно осуществить как с помощью опытного мастера, так и самостоятельно, имея в своем распоряжении чертеж пиролизного котла. По нему определяется количество и номенклатура материалов с таким расчетом, чтобы не покупать их с большим запасом.

Дополнительно сэкономить средства позволяет и самостоятельное выполнение работ, единственное условие – умение производить заготовительные и сварочные работы на высоком уровне. Водяная рубашка установки представляет собой сосуд, работающий под давлением, поэтому качество сварных швов должно быть высоким.

Перед тем как сделать пиролизный котел, нужно выяснить, какими должны быть его параметры. Главный из них – тепловая мощность, необходимая для отопления дома. Ее можно высчитать по общей площади всех этажей здания по принципу: на каждые 10 м2 потребно 1 кВт тепловой энергии. Полученное значение умножается на коэффициент запаса, согласно нормативной документации он составляет 1.2. В реальной жизни лучше принимать коэффициент не менее 1.5, поскольку дрова разных пород имеет различную теплоту сгорания.

Пиролизные установки работают по одному принципу: газы, выделяющиеся из древесины при горении в топке, дожигаются во вторичной камере. А вот компоновка камер и расположение прочих элементов конструкции может быть разным, примеры конструктивных схем можно увидеть на рисунке.

Схема пиролизного котла

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
Предлагаем ознакомиться  Почему газовый котел часто включается и выключается: возможные причины, устройство терморегулятора || Котел аристон включается и отключается

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 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.

τ = (∆Т — ∆t) / ln (∆Т / ∆t)

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

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.

Порядок изготовления пиролизного котла

Прежде чем приступать к изготовлению котла, ознакомьтесь с некоторыми полезными рекомендациями. При условии их соблюдения готовое оборудование будет максимально производительным, эффективным и экономичным.

  1. Систему нужно укомплектовать вентилем для регулирования интенсивности движения теплоносителя.
  2. Для увеличения теплоотдачи трубу теплоносителя лучше сделать изогнутой, к примеру, в форме змеевика.
  3. Проем для загрузки топлива должен иметь прямоугольную форму. При этом дверцу отверстия следует укомплектовать стальной накладкой для уплотнения.
  4. Для контроля интенсивности поступающего воздушного потока система укомплектовывается ограничителем.

Инструкция

Чертеж пиролизного котла
Чертеж пиролизного котла

Первый шаг. Из листового металла вырезаем стенки корпуса котла в количестве 4 штук. В передней стенке вырезаем отверстия для топочной камеры и зольника.

Второй шаг. Вырезаем отверстия для трубников и дымососа.

Пиролизный котел своими руками чертежи и принцип

Третий шаг. Соединяем вместе все металлические стенки, за исключением задней. Для этого используем сварочный аппарат. Тщательно отшлифовываем стыки между сторонами будущего отопительного котла.

Стенки котла
Стенки котла

Четвертый шаг. Собираем теплообменник котла в соответствии с представленной схемой. Свариваем трубы.

Пятый шаг. Вставляем теплообменник в корпус котла. Убеждаемся в герметичности соединений с помощью компрессора. При отсутствии течей привариваем заднюю стенку корпуса.

Предлагаем ознакомиться  Монтаж обогревающего кабеля для водопровода своими руками

Шестой шаг. Устанавливаем решетку колосника. Она разделит корпус котла на 2 камеры. В одной (нижней) будет тлеть загрузка, во второй – сгорать газы. Нижнюю камеру укомплектовываем воздуховодом, а после обкладываем огнестойким кирпичом с каждой стороны.

Корпус пиролизного котла изнутри
Корпус пиролизного котла изнутри

Седьмой шаг. Монтируем дверцы зольной камеры и топливника. Они должны максимально плотно прилегать к корпусу.

Восьмой шаг. Устанавливаем собранный котел на предварительно выложенную кирпичную опорную площадку.

Пиролизный котел своими руками

Девятый шаг. Подключаем дымоход. Трубу для отведения дыма рекомендуется обернуть минеральной ватой для утепления.

Десятый шаг. Подключаем к агрегату водяной контур.

Одиннадцатый шаг. Устанавливаем дутьевой насос.

Пиролизный котел своими руками
Пиролизный котел своими руками

Дополнительно котел можно автоматизировать, установив систему температурных датчиков и регуляторов. Они будут контролировать интенсивность подачи воздуха.

Вытяжка около котла
Вытяжка около котла

Конструктивные особенности

Чаще всего конструкция пиролизного котла, сделанного своими руками, предполагает устройство верхней топки, под которой находится вторичная камера. Такая компоновка наиболее проста в изготовлении и хорошо зарекомендовала себя на практике. Топка и камера сжигания газов облицованы изнутри огнеупорным кирпичом.

Пиролизный газогенератор

Факел пламени из форсунки нагревает днище камеры, под которым находится водяная рубашка. Нагретая вода поднимается и омывает дымогарные трубы теплообменника, по которым уходят продукты сгорания. Таким образом, схема пиролизного котла данной конструкции предусматривает двойной подогрев теплоносителя.

Для розжига дров в задней стенке топки устанавливается клапан прямой тяги, открываемый вручную с помощью рукоятки, вынесенной наружу корпуса. После того как топливо разгорелось, заслонку клапана закрывают, включают нагнетатель, и установка переходит в рабочий режим. Чтобы вся система работала устойчиво и эффективно, вначале потребуется сделать расчет пиролизного котла. Исходить надо из потребной тепловой мощности агрегата.

Требование противопожарной безопасности

Несоблюдение правил пожарной безопасности при установке котла может привести к пожару, к тому же это ставит под угрозу здоровье и жизнь вашей семьи.

Основные правила которые требуется учесть:

  1. Устанавливаться котел, должен в специально отведенном для этого месте (котельная);
  2. Под основанием котла должна быть вымощена площадка из кирпича либо залита бетоном;
  3. Расстояние между котлом и стенами не должно быть меньше 30 см. Окружающие котел стены должны быть обшиты листами металла;
  4. Обязательное наличие вентиляционного отверстия в котельной, для постоянного притока свежего воздуха.

Важно! Утепленный дымоход предотвратит образование на его стенках конденсата, что увеличит эксплуатационный срок службы трубы.

Пиролизный котел своими руками сложная, но вполне выполнимая задача, которая позволит сэкономить существенную сумму. Котел изготовленный из качественного металла будет радовать вас своим теплом долгие годы.

При установке самодельного котла соблюдаем следующие важные правила:

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

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

Чем топить пиролизный котел?

Пиролизный котел
Пиролизный котел

Виды топлива

Для топки пиролизного котла можно использовать:

  • дрова;
  • торф в брикетах;
  • антрацит;
  • древесные гранулы и брикеты;
  • бурый уголь;
  • кокс.

Перечисленные виды топлива различаются по калорийности. От этого показателя напрямую зависит эффективность работы агрегата. Применение менее калорийного топлива может уменьшить КПД котла на 30% и более.

Предлагаем ознакомиться  Теплообменник для воздуха своими руками
Чем топить котел
Чем топить котел

Чаще всего для топки пиролизных котлов используют брикеты и пеллеты. Брикеты могут изготавливаться из древесины, соломы и торфа. Идеальный вариант – брикеты, изготовленные по методу прессования. Те же брикеты, которые изготавливаются из опилок, рекомендуется использовать только в комплексе с бурым углем либо дровами.

Для изготовления пеллетов тоже может использоваться древесина или солома. Материал прессуется подобно брикетам.

Нередко для топки пиролизных котлов используются дрова. Важно! Для обеспечения максимальной эффективности работы оборудования и уменьшения расхода топлива нужно использовать древесину влажностью не более 20%.

В целом же при выборе топлива следует учитывать особенности местности, в которой находится ваш дом. Если вы живете в окружении лесов, наиболее целесообразным вариантом будет использование дров. Жителям же степных полос, как правило, выгоднее топить углем.

Если в месте вашего проживания доступно любое топливо, выбирайте самое калорийное. Этим вы обеспечите наиболее высокий КПД оборудования при минимальном расходе.

Котел пиролизный
Котел пиролизный

Брикеты топливные

Рекомендации по выбору материалов

Чтобы сделать надежный пиролизный котел своими руками, нужно для топки взять легированную жаропрочную сталь толщиной не менее 5 мм, нельзя использовать простой низкоуглеродистый металл, он быстро прогорит. Жаропрочные марки сталей легированы хромом и молибденом, для их сваривания лучше применять соответствующие марки электродов.

Конструкция пиролизного котла

Котел

Для водяной рубашки можно брать обычную углеродистую сталь марки СТ 20 толщиной не менее 3 мм. Между наружной поверхностью топки и внутренней поверхностью водяной рубашки необходимо точечно приваривать ребра жесткости через каждые 15–20 см. Это будет предохранять внешнюю оболочку от разрушения при повышении давления и температуры теплоносителя в экстремальном режиме работы агрегата.

Жаротрубный теплообменник, которым снабжается пиролизный газогенератор, сваривается из нескольких труб, чья площадь наружной поверхности должна соответствовать или быть немного больше расчетной. Материал трубы – углеродистая сталь СТ 20, но если удастся найти жаропрочную, то это будет только лучше. Дверцы обеих камер сваривают двухслойными, закладывая внутрь асбест или другой теплоизоляционный материал, стойкий к высокой температуре.

Качественную сборку котла своими руками лучше производить в заранее подготовленном месте, где сразу можно будет выполнить его испытания. Если в наличии есть компрессор, можно проверить качество сварных соединений без заливки водой. Достаточно создать в рубашке избыточное давление и при этом промазать все швы мыльной пеной. В противном случае придется залить в рубашку теплоноситель, разжечь котел и внимательно наблюдать за всеми соединениями.

Для управления производительностью вентилятора потребуется приобрести комплект автоматики: контроллер и датчики. С их помощью автоматически регулируется температура теплоносителя в рубашке. Изготавливать и регулировать пиролизные котлы отопления своими руками не столь уж сложно, если есть соответствующие умения и навыки, а экономию средств можно получить значительную.

Советы специалистов по топке котла

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

Котел

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

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

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

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

Работа котла
Работа котла

Удачной работы!

, , , , ,
Поделиться
Похожие записи
Комментарии:
Комментариев еще нет. Будь первым!
Имя
Укажите своё имя и фамилию
E-mail
Без СПАМа, обещаем
Текст сообщения
Adblock detector