Чертеж и схема пиролизного котла длительного горения

Если жилище не подключено к центральной отопительной или газовой магистрали, а обогрев электрическими приборами обходится слишком дорого, то выходом может стать пиролизный котел длительного горения, он же газогенераторный. Этот вариант можно рассматривать при возможности заготовки недорого твердого топлива – дров, спрессованные опилки, брикеты, пеллеты и т.д.

Современные пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром по принципу действия несколько отличаются от обычных твердотопливных котлоагрегатов: их конструкция и принцип работы несколько сложнее. При этом газогенераторные приборы более экономные и проще в отношении эксплуатации, кроме того, их можно собрать своими руками. Поэтому пиролизные устройства получили популярность при отоплении помещений.

Что такое пиролизный котел?

В переводе с древнегреческого термин «пиролиз» означает «распад огня», то есть это разложение природных соединений при воздействии огня, жара, высокой температуры. Пиролиз древесины и ее производных (опилок, стружки, бумаги) подразумевает ее разложение при нагревании до 450°C без доступа кислорода с образованием продуктов сгорания в виде газа, смолы и углей (зола).

Получается, что пиролизный котел на дровах –  устройство, в котором твердое древесное топливо сгорает максимально эффективно, образуя пиролиз, то есть выделяя продукты сгорания, в том числе и газ. Поэтому пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром называют еще газогенераторными, то есть производящими газ. Стоит отметить, что такой особенностью обладают не все котлы на дровах, а только агрегаты с особой конструкцией.

Для процесса пиролиза необходимы:

1. Специальная камера сгорания для сжигания древесного газа.
2. Сконструировать топку так, чтобы в ней мог произойти качественный пиролиз.

Габариты топочной камеры должны соответствовать размерам предполагаемого к использованию топлива. В этом качестве применяют, как правило, колотые или целые поленья 40*20 см, брикеты 30*3 см, пеллеты 25*5 см, а также опилки. Поэтому при конструировании подобных устройств своими руками, необходимо учитывать размеры используемого топлива.

При этом, согласно Руководству по эксплуатации, влажность топлива не должна превышать 45%. Чем меньше влажность, тем более эффективен котел и тем дольше не будет нуждаться в ремонте. Так порция дров 22% влажности при сгорании выдает 4 кВт-ч тепла, а древесина с 50% влажностью – только 2 кВт-ч. Помимо этого, повышенное содержание влаги увеличивает расход топлива.

Конструкция и принцип работы

Газогенераторный котел на твердом топливе функционирует по принципу, основанному на выделении тепла при сжигании органики. Их конструкция имеет ряд особенностей.

Как показывают чертежи и схемы, у пиролизных устройств топочная камера разделена колосником на две части. В одном отделении, куда загружается древесина и ее производные, происходит распад топлива при сгорании, в результате чего выделяется газ. Газ поступает во второе отделение топки – камеру сгорания.

Твердое топливо находится на колоснике. Первичный воздух перемещается вниз и проходит через дрова или брикеты. Это основное отличие пиролизного прибора от остальных котлов на твердом топливе – принцип верхнего дутья.

Другая особенность заключается в повышенном аэродинамическом сопротивлении в топке, поэтому их оборудуют приборами для принудительной тяги – специальными вентиляторами или дымососами.

Выделяемый газ проходит в камеру сгорания, через специальное сопло, смешиваясь по пути с вторичными воздушными потоками, благодаря чему процесс сгорания выдает достаточно высокую температуру – около 1200 – 1300 °С. Затем продукты сгорания попадают в конвективную часть теплообменника, а газовые уходят через дымоотвод.

Основные преимущества газогенератора

Пиролизные отопительные котлы на твердом топливе обладают рядом преимуществ перед другими твердотопливными агрегатами, которые заключаются в следующем:

1. При сгорании газовых соединений сажа не образуется, а золы получается совсем мало, поэтому чистить такой прибор можно гораздо реже.
2. Газогенератор поддерживает нужную температуру существенно дольше, чем обычные агрегаты для сгорания древесины.
3. У котла с функцией пиролиза КПД значительно выше, чем у традиционных твердотопливных устройств.
4. Топка газогенераторного изделия сконструирована так, что дрова в загрузочную камеру достаточно поместить всего единожды, чтобы хватило обогрева жилья в течение суток.
5. В процессе сгорания древесный газ вступает во взаимодействие с атомарным углеродом, что при сжигании выдает смесь Н2О (пара) и СО2 (углекислоты) – относительно нейтральные и безопасные соединения.
6. Мощность газогенератора можно регулировать в достаточно широком диапазоне (от 25% до 100%).
7. В котле с пиролизом можно утилизировать некоторые виды отходов без загрязнения воздуха (РТИ, полимерные изделия).

Важно! В продуктах сгорания пиролизного котла намного меньше канцерогенных соединений и вредных веществ. Такой прибор безопасен для здоровья.

На работу пиролизного оборудования для отопления помещения влияют многие факторы:

• температура окружающего воздуха;
• необходимая температура в помещении;
• наличие утепления в здании;
• вид топлива и его влажность;
• особенности системы отопления.

Однако у пиролизных твердотопливных котлов имеются также недостатки:

• необходимость электропитания;
• требовательность к качеству топлива;
• высокая цена;
• большие размеры.

Эти приборы оснащены автоматикой, а значит необходимо электропитание.

Как собрать своими руками пиролизный агрегат?

Твердотопливный пиролизный котел – это современный и высокоэффективный прибор для отопления, но его стоимость значимо «кусается». Самый простой агрегат стоит около 1 200$, а цена импортного оборудования существенно выше.

Если таких денег нет, а пиролизный котел очень хочется, то можно заказать его изготовление у специалистов, что позволит сэкономить крупную сумму. Также можно сделать газогенератор своими руками, обойдется это не бесплатно, конечно, и не так просто, но тоже относительно дешево.

Перед самостоятельным изготовлением пиролизного котла, нужно внимательно изучить схему и чертеж пиролизного котла, закупить необходимые материалы, запастить нужными инструментами и оборудованием, а также терпением и усердием. Важно четко следовать чертежам.

Распространенная схема пиролизного котла на 40кВт:

Расшифровка чертежа: А – контролер котлового контура; B – дверца загрузки; C – дверца зольника; D – дымосос; E – муфта для датчика термического предохранителя (R ½); 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.

Внимание! Конструкцию газогенератора можно менять, однако внутренний объем должен оставаться неизменным!

Перечень инструментов и материалов

Чтобы сделать пиролизный котел своими руками, потребуются такой набор инструментов:

• сварочный аппарат;
• электродрель и набор сверл по металлу;
• болгарка;
• углошлифовальная машинка;
• плазморез или газовый резак;
• слесарные инструменты (напильник, молоток, зубила, струбницы).

Список материалов:

1. Листовая сталь (5 мм) – для изготовления камеры сжигания и газифицирующей камеры.
2. Листовая сталь (4 мм) – для внешней обшивки. Общий метраж стальных листов – 8-10 кв.м.
3. Труба для теплообменников: длина – около 10 м, диаметр – 57 мм, толщина стенки – 4,5 мм.
4. Труба для борова: длина – 0,5 м, диаметр – 159 мм, толщина стенки – 4,5 мм.
5. Огнеупорный шамотный кирпич – 20-25 шт.
6. Профильная труба 60×30х2 и 80×40х2 по 2 метра.
7. Труба длиною 2 м, диаметром 32 мм, толщиною стенки – 4,5 мм.
8. Стальная полоса 30×4 мм- 2 м.
9. Круги отрезные 230 мм, 125 мм – по 10 шт.
10. Электроды – 5 пачек.
11. Шлифовальные круги 125 мм – 5 шт.
12. Центробежный дутьевой вентилятор.
13. Датчик температуры.

Пошаговое изготовление пиролизного газогенератора

Основные этапы сборки агрегата своими руками:

1. Листы металла лучше сразу порезать на металлобазе. Так разрез получится ровным.
2. При помощи сварочного аппарата сварите камеры сжигания и газифицирования.
3. После создания каркаса камер приварите воздуховоды и заднюю стенку в отсеке газификации. Под дымоходный канал прорежьте отверстие в задней стенке.
4. Введите трубу подачи вторичного воздуха в камеру сжигания. Труба связывается с фасадом котла с помощью профильной трубы размером 20×20 мм.
5. Сборка теплообменника. Газовым резаком выжгите на заготовленной пластине отверстия диаметром 57 см под трубы.
6. Нарежьте трубы теплообменника, насадите на опорные пластины и прихватите в нескольких местах сваркой. Проверьте размеры и окончательно обварите стыки.
7. Теплообменник приварите к котлу. Изготовьте и установите дроссельную заслонку дымохода.
8. В передней стене камеры котла сделайте отверстия для труб подачи первичного/вторичного воздуха. Переднюю стенку установите на место.
9. Боров и заднюю крышку приварите в месте дроссельной заслонки. Затем зачистите все швы шлифовальным диском. Внутренний короб котла собран.
10. Для крепления внешней обшивки наварите на корпус котла отрезки уголка №25.
11. На раскроенном листе обшивки сделайте сквозные отверстия для крепления к корпусу котла.
12. Сопоставьте отверстия с уголками и приварите таком образом, чтоб обшивка прочно скрепилась с основанием. Обшейте все стороны устройства, кроме верхней крышки. Стыки проварите и зачистите.
13. Проверьте герметичности швов. Заглушите все отверстия (вход/выход/слив теплоносителя) и через верхнюю крышку наполните котел водой. Место протечки пометьте мелом.
14. Заслонки отрегулируйте резьбовыми шпильками. Воздушные отверстия прикройте общим кожухом.
15. Сделайте и повесьте дверцы камер котла. Дверцы должны быть отделаны чугунными пластинами или шамотным кирпичом.
16. Из распиленного кирпича сделайте футеровку для нижней части камеры газификации.
17. На профильную трубу воздуховода приварите фланец, закрепите центробежный вентилятор.
18. Поместите турбулизаторы в каналы газохода теплообменника, чтобы улучшить теплопередачу. Прикрепите зввихрители к коромыслу.
19. Проверьте герметичность котла и настройте давление в 4 бар. Для этого котел наполните водой и подключите к нему опрессировщик.
20. На трубу подачи в отопительной системе установите группу безопасности котла (манометр, автоматический воздухоотводчик и аварийный клапан).

Пиролизный прибор отопления лучше оборудовать автоматикой с термодатчиками, которые будут отслеживать работу котла, осуществлять его остановку/запуск.

Как ввести котел в эксплуатацию?

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

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

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

Так происходит ввод прибора в эксплуатацию и проверка его работоспособности.

Соблюдение правил техники безопасности

При монтаже пирозлизного газогенератора, необходимо строго соблюдать требования пожарной безопасности:

1. Устанавливать оборудование можно только в отдельном нежилом помещении.
2. Отопительный агрегат необходимо поставить на бетонное или кирпичное основание с ровной поверхностью.
3. Габариты вентиляционного отверстия в сооружении должны быть не менее 100 кв.см.
4. Котел устанавливать на расстоянии от стен минимум 25 см.
5. Перед прибором на пол нужно постелить лист металла толщиной около 3 мм.
6. Дымоход обязательно нужно изолировать утеплителем.

Это простые, но очень важные правила техники безопасности, которым нужно строго следовать, чтобы избежать неприятных и даже опасных ситуаций.

Таким образом, мы выяснили, что пиролизный котел длительного горения – это очень эффективное оборудование для отопления помещений, однако его стоимость не каждому по карману. Подходить к решению изготовления газогенератора своими руками нужно трезво и взвешенно. При сборке и вводе конструкции в эксплуатацию строго следуйте чертежам и правилам.