Как сделать пиролизный котёл своими руками

Требования безопасности и правила эксплуатации

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. Настройка правильного функционирования котла после установки также имеет свои особенности

В норме котел не дымит. Перед первым включением котел подсоединяется к дымоходу и наполняется водой. На котле размещается терморегулятор для контроля показателей температуры жидкости. Чтобы смонтировать термометр в котлах предусмотрены специальные отверстия

Настройка правильного функционирования котла после установки также имеет свои особенности. В норме котел не дымит. Перед первым включением котел подсоединяется к дымоходу и наполняется водой. На котле размещается терморегулятор для контроля показателей температуры жидкости. Чтобы смонтировать термометр в котлах предусмотрены специальные отверстия.

Последовательность включения котла:

1. Вентилятор подключается к электросети и проверяется на работоспособность. Воздушные заслонки должны быть на среднем положении.
2. В загрузочный бункер необходимо положить небольшое количество бумаги и щепок. Дверцы камеры потребуется закрыть.
3. Открывается дроссельная заслонка дымохода, включается вентилятор и поджигается бумага.
4. После разгорания дров форсунка перекрывается.
5. Через нижний отсек сжигания выполняется контроль горения.
6. После закипания жидкости потребуется отключить вентилятор. Пламя погаснет, а вода начнет остывать.

Топить дровами не слишком удобно, поскольку в обычных условиях древесина сгорает очень быстро, а значительная часть тепла при этом не используется. Приходится постоянно загружать топливо в котел или печь. Пиролиз предполагает создать такие условия, при которых топливо сгорает значительно медленнее, отдавая при этом заметно большее количество тепла.

Перед началом работ рекомендуется внимательно изучить схему устройства пиролизного котла, чтобы понять принципы его функционирования и избежать ошибок

На ней отражено положение таких необходимых элементов, как:

• отверстие для воздуха;
• камера сгорания;
• дымовые каналы;
• трубы для подачи и отвода воды;
• регуляторы;
• место установки вентилятора и т. п.

На этом чертеже подробно представлена конструкция пиролизного котла, который можно сделать своими руками. Рекомендуется точно соблюдать все указанные разработчиком размеры

Чтобы сделать своими руками пиролизный котел подходящей мощности, нужно изготовить элементы соответствующего размера. Правильное соотношение размеров гарантирует успешный результат

Котел мощностью 25-30 кВт может стать оптимальным выбором для небольшого дома. Изготовление небольшого агрегата позволит сэкономить и время, и средства.

Особенности конструкции котла длительного горения

Основной особенностью пиролизных котлов является то, что они включают сразу 2 камеры сгорания, благодаря чему обеспечивается максимально качественное использование пиролиза.

Схема котельной с пиролизным котлом выглядит следующим образом: рис. 2.

Рисунок 2. Схема котельной с пиролизным котлом.

Первая камера, она же камера загрузки, используется для пиролиза загружаемого топлива. Именно здесь происходит разделение древесины на твердый остаток и газы, которые в дальнейшем попадают во вторую камеру котла, отделенную от первой колосником. На последний укладываются брикеты.

Еще одна важная особенность котла длительного горения заключается в верхнем дутье. В топке образуется повышенное аэродинамическое сопротивление, поэтому в таких агрегатах, как правило, используется принудительная тяга. Для ее устройства можно использовать дымосос или дутьевой вентилятор.

Как работает газогенераторное оборудование с верхней загрузкой?

Дрова в пиролизном котле с верхней загрузкой сгорают так:

• Загруженная топка поджигается, пламя на естественной тяге нагревает топку до температуры в первичной камере 60 °C.
• Закрывается дверца, включается подача первичного воздуха. За несколько минут температура в очаге горения достигает 600 °C — оптимальный режим для разложения газов. Дрова тлеют при недостатке кислорода.

Фото 1. Загруженная дровами топка пиролизного котла, пламя нагревает ее при естественной тяге до 60 °C.

• Во вторичную камеру подаётся предварительно пропущенный через пламя первичной камеры воздух. Горячие газы смешиваются, получается смесь со стехиометрическим числом – оптимальным соотношением воздуха и горючего газа.
• Проходя через форсунку, смесь воспламеняется и горит с выделением большого количества тепла. Часть тепла расходуется на поддержание горения в первичной камере.
• Тепло улавливается системой теплообменников, выделяемый углекислый газ удаляется через дымоход.

Достоинства

Итак, схема пиролизного котла обладает следующими преимуществами:

1. Полноценное сгорание топлива. Таким образом обеспечивается экономичность процесса горения, в результате приходится реже чистить газоходы и зольник.
2. С помощью подачи первичного воздуха происходит регулирование процесса горения. Это позволяет длительное время работать на одной закладке – примерно 12 часов (3-4 часа – у обычных котлов). Существуют устройства, в которые можно делать закладку до 6-7 дней на угле и на дровах – от 30 часов.
3. Возможна схема пиролизного котла с автоматическим регулированием параметров. Процесс сжигания пиролизных газов отлично поддается регулировке и управлению.
4. Двухступенчатое сжигание увеличивает экономичность.
5. Возможно сжигание крупных дров.
6. Отсутствие спекающихся слоев облегчает чистку.
7. За счет сгорания пиролизных летучих газов снижены выбросы в атмосферу вредных веществ.
8. При отключении электричества данное устройство способно работать на минимальной мощности.
9. В отличие от обычного способа прямого горения, длительность сжигания топлива в этих котлах больше примерно в 3-5 раз.
10. При загрузке котла на 50-100% КПД будет составлять порядка 85-92%. Таким образом, схема работы пиролизного котла будет экономичней примерно на 4-7%.

1. Энергозависимость – плохо работает при отсутствии нагнетателя или дымососа.
2. Более высокая стоимость – примерно в 1,5-2 раза.
3. При небольших нагрузках (менее 50%) отмечается нестабильное горение, в газоходах возможно образование дегтя.
4. Такие устройства требовательны к влажности топлива.
5. Дровяная схема пиролизного котла отопления исключает организацию автоматической подачи топлива.
6. Чтобы предотвратить низкотемпературную коррозию, а также выпадение конденсата в газовом тракте, необходимо следить, чтобы температура обратной воды была не менее 60 °C (в редких случаях 40 °C). Однако данная проблема решается путем подмешивания прямой воды к обратной.
7. По сравнению с газовыми и электрическими устройствами, габаритные размеры данных котлов значительно больше. Этот аспект необходимо учитывать при выборе места установки.

Материал изготовления

Пиролизные котлы характеризуются повышенной температурой рабочей зоны. В камере газификации горения не происходит, однако обратный поток тепла способен разогревать стенки до 500–600 °С. Наибольшему температурному воздействию подвергается низ газогенераторного отсека — именно эта часть контактирует с воспламеняющимися газами и испытывает серьёзную термическую нагрузку. Рекомендуется низ камеры закладки выполнять в виде чугунного колосника или специального огнеупорного изделия с тонкой прорезью либо рядом небольших отверстий.

Основная трудность в самостоятельном изготовлении котловой техники заключается в выборе подходящей марки стали, которая поддаётся обработке в домашних условиях без специального оборудования. Наиболее пригодными в этом плане считаются стали аустенитного и аустенито-ферритного класса с умеренным содержанием хрома и никеля. Примерами марок таких сталей можно назвать 12Х18Н9Т, 08Х22Н6Т или AISI 304.

Технология сварки таких металлов признаётся умеренно сложной, но воспроизводимой в кустарных условиях с применением дуговой сварки покрытыми электродами без защитной среды. Основным фактором, ухудшающим качество сварной конструкции, считается образование горячих и холодных трещин, обусловленное высокой разницей температур на относительно малом линейном участке металлического изделия.

Для устранения негативных факторов термического воздействия используют следующие технологические приёмы:

1. Нарезка деталей с плавной подачей режущего инструмента, чем исключается перегрев кромок.
2. Ограничение плотности сварочного тока на 20–25% по сравнению с конструкционной сталью, сварка в мягких режимах.
3. Ограничение температуры сварочной ванны, выполнение многопроходного шва с высокой скоростью без боковых колебаний.
4. Правильная разделка соединяемых кромок согласно ГОСТ 5264 и их зачистка металлической щёткой.
5. Подкладка под изнанку шва металлического теплоотвода, поковка шва в процессе остывания.

И, конечно же, следует сделать правильный выбор содержания легирующих добавок в стержне электрода, чтобы обеспечить содержание феррита в структуре шва порядка 5–8%. К использованию рекомендованы электроды марок ЦТ-15 и ЦТ-16, а также специальные электроды 6816 MoLC или ROST 1913.

После сваривания конструкций рекомендуется их первичный отжиг при температуре не менее 700 °С в течение 2,5–3 часов. Достаточно загрузить внутренность сваренного корпуса каменным углём и разжечь горючее, обеспечив слабый принудительный поддув. Перед проведением отжига желательно протравить сварочные швы специальной пастой, соответствующей используемой марке стали.

Что такое пиролиз

Суть пиролиза заключается в том, что при температуре от 200 до 800 градусов (в условиях недостатка кислорода) происходит газификация древесины – она обугливается и тлеет, постепенно распадается на твёрдый углеводород (кокс), смолы и смесь неконденсируемых горючих газов. Выделяемый топливом пиролизный газ можно дожигать отдельно от твёрдого остатка, что даёт возможность получить дополнительную тепловую энергию. Используя уникальные свойства данного процесса, есть возможность создать полноценное отопительное устройство для обогрева крупного дома. По такому же принципу работают походные пиролизные минипечи, которые своими руками собирают туристы и любители активного отдыха на природе.

Это фабричная походная печка. Аналогичные по конструкции изделия собирают из жестяных банок и коробов

Фактическая теплота горения высвобождаемых газообразных продуктов может отличаться в разы (примерно от 3 до 15 МДж/м3), теплотворность дожига зависит от состава газовой смеси. В свою очередь, состав пиролизного газа определяется способом подвода тепла для нагрева топлива, скоростью и конечной температурой протекания процесса. От этих же условий будет зависеть процентное соотношение получаемых твёрдых и летучих компонентов.

Обратите внимание! Во время топки пиролизной печитвёрдый остаток (уголь) горит в штатном режиме. При этом его теплотворность в два с половиной раза выше, чем у древесины

5 Изготовление своими руками

В продаже сегодня можно найти различные модификации отопительных автономных котлов, работающих на щепе и опилках. Несмотря на все свои преимущества, они имеют один существенный недостаток — высокую стоимость оборудования. Поэтому многие дачники и владельцы частных домов изготавливают универсальные в использовании котлы самостоятельно, благо простая конструкция такого оборудования позволяет сконструировать его даже при отсутствии соответствующих знаний и опыта работы.

Для изготовления котла на щепе своими руками потребуются следующие инструменты и материалы:

• Труба округлой формы диаметром 5 сантиметров.
• Прямоугольный профиль 40 на 60 миллиметров.
• Болгарка или резак для металла.
• Электродрель.
• Сварочный аппарат.
• Рулетка и молоток.

В сети можно найти различные чертежи исполнения котлов, работающих на опилках и щепе. Проще всего такие отопители выполнить на основе трубы или газового баллона. Нужно лишь использовать прочную толстостенную сталь, что позволит обеспечить долговечность изготовленного своими руками котла.

1. 1. С газового баллона снимается вентиль, и выпускается весь газ. По линии сварного шва срезается верхушка, после чего болгаркой или вручную края зачищаются, убираются все заусеницы. В последующем заготовка из газового баллона будет использоваться в качестве корпуса топки.
2. 2. Отрезанную верхнюю часть баллона также зачищают, после чего подгоняют к основанию корпуса топки. По краям заготовки сверху приваривается окантовка, которую выполняют из полос толстостенной стали.
3. 3. В крышке высверливается отверстие, в которое вваривают трубу для подачи воздуха.
4. 4. В верхней части корпуса топки дрелью проделывают отверстие, которое необходимо для крепления дымоходной трубы. В полученное отверстие вставляют и заваривают железный патрубок.
5. 5. Конструкция топки на опилках подразумевает наличие груза, который сверху придавливает топливо, регулируя тем самым его скорость сгорания. Груз делается из листового толстостенного металла, который вырезается по размерам внутреннего диаметра баллона. По центру диска выполняется отверстие, которое по своему диаметру идентично трубе, врезанной в крышку котла.
6. 6. К внутренней поверхности круглого груза рекомендуется приварить железные рёбра, что позволяет рассеивать воздушные массы, увеличивая эффективность отопительной установки.
7. 7. Из металлического листа выполняется водяная рубашка, по которой будет циркулировать теплоноситель. Водяная рубашка располагается снаружи топки, имеет форму и размеры корпуса.
8. 8. К корпусу топки по кругу приваривают рёбра жёсткости, которые защищают водяную рубашку от ее температурной деформации.
9. 9. Водяную рубашку крепят к металлическим ребрам жесткости.

На этом работа по изготовлению отопительного котла завершена. Необходимо провести пробный пуск, проверить качество сварки, а также удостовериться в отсутствии протечек водяной рубашки, по контуру которой циркулирует теплоноситель. В последующем возможна модернизация отопительного котла, к которому дополнительно монтируют бункер с опилками и шнековый механизм для автоматической загрузки стружки в камеру сгорания.

Выполнив самодельный пиролизный котел на опилках и щепе, можно не только решить проблемы с обогревом небольшого частного дома или дачного строения, но и сократить расходы на проживание за городом в зимнее время года. В специализированных магазинах можно приобрести уже готовые изготовленные промышленным способом котлы, имеющие один или два контура, отличающиеся полной безопасностью в эксплуатации и оснащённые управляющей автоматикой.

При необходимости можно изготовить универсальные варианты автономных отопителей, которые будут различаться своими показателями мощности, длительностью работы от одной заправки топливом, а также рядом других характеристик.

Эксплуатация печи

Перед розжигом Бубафони изнутри корпуса необходимо извлечь приваренный воздуховод, сняв перед этим верхний колпак. Внутрь печки делается закладка древесных поленьев в горизонтальном положении, впритык друг ко другу. При вертикальной закладке могут возникать некоторые препятствия на пути движения поршня: обычно это происходит в тех случаях, когда поленья не полностью прогорают. В результате тление в первичной камере перерастет в полноценное горение, что серьезно нарушает правильное функционирование печи. Дрова в таком случае расходуются намного быстрее, а из воздуховода начинает просачиваться дым. При укладке поленьев запрещается перекрывать участок, где приварен дымоход.

На дрова насыпают слой щепок, опилок или измельченных веток. Сверху на них нужно положить пропитанную керосином старую ткань или бумагу. На топливной закладки впритык устанавливается поршень и надевается крышка. Для поджигания дров нужно поджечь кусок ветоши или бумаги, и забросить его внутрь через воздушную трубу. Спички в этом случае неэффективны, так как они гаснут, не успев достичь топлива. После загорания дров делают паузу в 15-20 минут, дав им хорошо разгореться. Когда пламя наберет силу, задвижку на воздушной трубе следует закрыть: таким образом Бубафоня переводится в основной рабочий режим.

Устройство отопительного котла

Простая конструкция пиролизного котла и его устройство основано на следующем: во время сжигания дров, лучшим из которых является древесина, они разлагаются. Благодаря этому происходит образование углей и горючего газа. Чтобы добиться этого процесса, внутри отделения необходимо создать достаточно высокую температуру, а также проследить, чтобы не было кислорода.

Это возможно сделать в специальном отсеке машины, в котором будет происходить горение древесины, а также газа, который выделяет этот вид топлива. В этом процессе практически отсутствует выделение сажи, наблюдается незначительное количество золы.

Устройство пиролизного котла

Оборудование котла на твердом топливе является достаточно эффективной установкой, так как кпд составляет до 85%. Причем параметры мощности пиролизного котла регулируются от 30% до 100%.

Схема, сборка и установка пиролизного котла своими руками довольно трудные, поэтому имеются свои преимущества и недостатки.

За счёт чего возможна длительная работа

На открытом воздухе даже отчасти сырые дрова сгорают очень быстро — буквально за 1–1,5 часа. Причиной всему свободный доступ кислорода — в закрытой топке котла он отсутствует, с помощью заслонки поддува дозируется порция поступающего кислорода, и горение происходит менее интенсивно.

Одной из главных проблем такого способа сжигания органического горючего оказалась его способность «гореть» даже без доступа кислорода. При высоких температурах происходит пиролиз — термическое разложение твёрдого топлива на летучие газообразные соединения. Кислород для этого процесса не нужен, достаточно разогреть закладку до 400–500 °С. При этом происходят колоссальные потери теплотворности — наиболее энергетически ценная составляющая угля или дров попросту выносится остаточной тягой в дымоход, не успевая прогорать полностью.

Пиролизный котёл на дровах: 1 — поддувало; 2 — камера загрузки топлива и газификации; 3 — теплобменник; 4 — камера сгорания; 5 — камера дожигания; 6 — дымоход

В конструкции каждого современного котла на твёрдом топливе должна быть предусмотрена дополнительная подача воздуха для догорания выделившихся газов. При этом интенсивность и скорость сгорания закладки регулируется не объёмом поступающего кислорода, а температурой нагрева топлива. Действительно, если разогреть всю закладку сразу, то горючие газы выделятся очень быстро и о продолжительной работе котла придётся забыть. Однако если нагревать твёрдое топливо отдельными порциями, возможно постепенное его разложение в генераторной камере и эффективное полное сгорание во втором отделении топки. При этом поток газов инвертируется, они движутся сверху вниз под действием тяги, созданной эжекцией.

Конструкция пиролизного котла длительного горения: 1 — пиролиз твёрдого топлива; 2 — камера сгорания; 3 — нижняя дверца; 4 — подача вторичного воздуха; 5 — подача первичного воздуха; 6 — верхняя загрузочная дверца; 7 — камера газификации; 8 — дымосос

Принцип работы пиролизных котлов и их особенности

Создавая пиролизные котлы своими руками, люди стремятся сэкономить денежные средства в своем кошельке. Если газовое оборудование стоит довольно дешево, то твердотопливные агрегаты просто поражают своей ценой. Более-менее приличная модель мощностью 10 кВт обойдется в 50-60 тысяч рублей – дешевле провести газ, если рядом проходила бы газовая магистрально. Но если ее нет, то выходов два – приобретать заводское оборудование или делать его самостоятельно.

Изготовить пиролизный котел длительного горения своими руками можно, но сложно. Давайте для начала разберемся, для чего вообще нужен пиролиз. В обычных котлах и печах дрова сгорают традиционным способом – при высокой температуре, с выбросом продуктов сгорания в атмосферу. Температура в камере сгорания составляет порядка +800-1100 градусов, а в дымоходе – до +150-200 градусов. Таким образом, солидная часть тепла просто улетает наружу.

Прямое сгорание дров применяется во многих отопительных агрегатах:

Твердотопливные пиролизные котлы могут использовать несколько видов топлива, в том числе отходы деревообрабатывающего производства и сельскохозяйственной переработки.

• Твердотопливные котлы;
• Печи-камины;
• Камины с водяными контурами.

Главным преимуществом данной методики является то, что она отличается простотой – достаточно создать камеру сгорания и организовать отвод продуктов сгорания за пределы оборудования. Единственным регулятором здесь становится дверка поддувала – регулируя просвет, мы можем отрегулировать интенсивность горения, тем самым воздействуя на температуру.

В пиролизном котле, собранном своими руками или купленном в магазине, процесс сгорания топлива идет несколько по-другому. Дрова здесь сгорают при низкой температуре. Можно сказать, что это даже не горение, а медленное тление. Древесина при этом превращается в подобие кокса, одновременно выделяя горючие пиролизные газы. Эти газы отправляются в камеру дожигания, где сгорают с выделением большого количества тепла.

Если вам кажется, что данная реакция не даст особого эффекта, то вы глубоко заблуждаетесь – если заглянуть в камеру дожигания, то здесь будет видно ревущее пламя ярко-желтого, почти белого, цвета. Температура сгорания – чуть выше +1000 градусов, а тепла в этом процессе выделяется больше, чем при стандартном горении древесины.

Для того собранный своими руками пиролизный котел смог показать максимальную эффективность, необходимы дрова с низким содержанием влаги. Влажная древесина не даст оборудованию выйти на полную мощность.

Реакция пиролиза знакома нам еще со школьного курса физики. В учебнике (а может и в лабораторном кабинете) многие из нас видели интересную реакцию – древесина помещалась в стеклянную запечатанную колбу с трубкой, после чего колба нагревалась над горелкой. Через несколько минут древесина начинала темнеть, а из трубки начинали выходить продукты пиролиза – это горючие газы, которые можно было поджечь и понаблюдать за желто-оранжевым пламенем.

Аналогичным образом работает и пиролизный котел, собранный своими руками:

На одной загрузке топлива пиролизные котлы работают около 4-6 часов. Так что большим и стабильно пополняемым запасом дров стоит озаботиться заранее.

• В топке разжигаются дрова до появления устойчивого пламени;
• После этого доступ кислорода перекрывается, пламя гаснет почти полностью;
• Запускается дутьевой вентилятор – в камере дожигания появляется высокотемпературное пламя.

Устройство пиролизного котла довольно простое. Основными элементами здесь являются: камера сгорания, в которой складированы дрова, и камера дожигания, в которой сгорают продукты пиролиза. Передача тепла в отопительную систему осуществляется через теплообменник

В схеме пиролизного котла ему уделяется особое внимание

Все дело в том, что теплообменники в пиролизных котлах, собранных своими руками, устроены не так, как в газовом оборудовании. Продукты сгорания с воздухом проходят здесь через множество металлических труб, омываемых водой. Для увеличения эффективности котловая вода омывает не только сам теплообменник, но и все другие узлы – здесь создается своего рода водяная рубашка, которая отбирает излишки тепла от раскаленных элементов котельного агрегата.