Пиролизный котел своими руками для теплиц

Среди отопительного оборудования, работающего на твердом топливе, пиролизный котел занимает особое место. О чудодейственных свойствах этих теплогенераторов придумано много небылиц. Мы хотим развеять мифы и объективно представить твердотопливные газифицирующие котлы в нормальном свете – как эффективные источники тепла со своими преимуществами и недостатками. Для начала поясним, что такое пиролиз.

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.

Кратко о пиролизном горении

Процесс пиролиза – это медленное разложение углеродного топлива, происходящее под воздействием высокой температуры при недостатке кислорода. На выходе получается горючий газ либо жидкое топливо – в зависимости от исходного сырья и условий протекания химической реакции.

Пиролизные котлы отопления производят и сжигают именно газ, отсюда второе название – газогенераторные или газифицирующие. Начальное сырье – сухие дрова, уголь, топливные брикеты.

Схема газогенераторной установки, вырабатывающей топливо для двигателя внутреннего сгорания

Справка. Для пиролизного горения используется самое разнообразное твердое топливо, содержащее углеводородные соединения. Пример – производство жидкого горючего из старых автомобильных покрышек либо сжигание мусора в промышленных газогенераторных печах.

Как происходит пиролиз древесины:

  1. В закрытый резервуар (реактор) загружается определенный объем измельченной древесины или опилки.
  2. Металлический сосуд нагревается снаружи до 500…900 °C, сквозь фурмы (дутьевые отверстия) ограниченно подается воздух.
  3. Дерево тлеет и разлагается на составляющие – водород, метан, угарный газ, водяной пар, углекислый газ. По окончании реакции на дне остается немного золы.
  4. Полученная газовая смесь охлаждается, очищается, потом закачивается в баллоны для дальнейшего использования.

Перед загрузкой внутрь газогенератора древесина подсушивается. Иначе энергия нагрева станет расходоваться на испарение воды, реакция пиролиза сильно замедлится, на выходе получим кучу водяного пара.

Преимущества и недостатки пиролизной печки

Начнем с хорошего, с преимуществ пиролизных котлов:

  • Фантастический КПД, нередко достигающий более 85 %.
  • Возможность просто обслуживать устройство печи длительного горения
  • При использовании качественных материалов при производстве печки, долговечность, надежность.
  • Соответствует жестким экологическим требованиям безопасности.
  • Доступность топлива. Оно на каждом шагу. Древесина, щепа, прочие древесные отходы.
  • Из-за небольших размеров есть возможность установить агрегат в любом помещении.
  • Нет сложностей в обслуживании печи.
  • Печь бубафоня своими руками делается просто, а главное быстро.

К сожалению данный вид котлов имеет некоторые недостатки. Один из главных недостатков — слабая тяга. Без тяги, от пиролизной печки мало толку, так как не будет хорошей теплоотдачи. Посмотрим на следующие недостатки:

  • Сложная конструкция дымохода.
  • Нет модельного ряда пиролизных систем, которые топились бы на смешанном топливе. К примеру, мазут, дизель.
  • Новичкам трудно, не привычно сделать начальную настройку.
  • Пиролизный котел своими руками соберет не каждый

Однако безупречная отработка печки бубафоня, низкая цена топлива перекрывают все имеющиеся недостатки.

Технические характеристики установки

Промышленное пиролизное оборудование позволяет перерабатывать десятки тонн материала в сутки, но его минус — большие размеры.

Основные параметры агрегатов:

  • производительность (кг/час или кубометры в день);
  • масса установки (мобильные агрегаты весят 3-8 тонн, стационарные — больше 10 тонн);
  • габаритные размеры;
  • мощность;
  • тип питания (требуемое топливо/параметры электросети);
  • мобильность (требуется ли разборка для перевозки);
  • этажность установки (количество уровней).

Иногда ]пиролизных[/anchor] установок указывает дополнительные параметры: окупаемость, объём реактора и т.д.

Как правильно собирать котел?

После того как вся необходимое оборудование и расходные материалы подготовлены, следует переходить к непосредственной сборке. В данном случае существенную помощь может оказать схема пиролизного котла, что позволит существенно упростить рабочий процесс, избежать возможных ошибок и просчетов. Любая схема не является окончательной, вы вправе вносить в нее изменения и корректировки по собственному усмотрению.

Пиролизный котел

Примечание: Пробный запуск вашего котла даст возможность определить его КПД. Это можно сделать на основании анализа дыма, выходящего из трубы, если он не имеет неприятного запаха угарного газа, коэффициент полезного действия, которым характеризуется ваш пиролизный котел, достаточно высокий. Проверка проводится в диапазонах рабочей мощности.

Если вы решили сделать пиролизный котел собственными руками, имеет смысл делать минимальную мощность от 15 кВт, наиболее приемлемым вариантом будет 40 кВТ. Следовательно, для маленьких домов и небольших дачных коттеджей следует предусмотреть альтернативный вариант.

Схемы и чертежи котлов

Необходимое количество материала можно с точностью рассчитать на основе чертежей. Платные чертежи и литературу по данной тематике можно найти в интернете. Руководствуясь этим материалом, можно сделать неплохой прибор. В схеме пиролизного котла обозначается топка, теплообменник и место подачи воды. Нет надобности создавать схему котла на дровах с нуля, лучше воспользоваться принципиальной схемой, внеся в нее лишь некоторые изменения.

Примерная схема и чертеж пиролизного котла для изготовления своими руками. Для увеличения, нажмите на картинку.

Для изготовления газогенераторного котла своими руками подойдет схема отопительного прибора на 40 кВт, разработанная конструктором Беляевым. Ее нужно будет оптимизировать под лазерную резку с использованием меньшего количества деталей. Конструкцию прибора можно менять так, чтобы его внутренний объем остался неизменным, а рубашка теплообменника значительно увеличилась.

Далее необходимо соединить согласно чертежу все детали будущего газогенераторного котла. В данном случае теплоносителем является воздух, и он прогреет помещение без теплопотерь.

Обеспечивать герметичность труб необязательно, поскольку для пиролизного котла нехарактерны утечки и размерзание отопительной системы. Поэтому такой прибор – идеальное решение для дачи, где топить его будут лишь изредка. Собрав котел по схеме, можно приступить к его установке, затем к дальнейшим испытаниям. Если сборка была сделана правильно, котел должен быстро выйти на необходимый режим, а отопительная система – прогреться максимум за полчаса. Температура в помещении при этом повышается очень быстро.

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.

Полезные рекомендации

  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

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.

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

Читайте также:  Как Кирпичом Обложить Металлическую Печь: Инструкция

Стенки котла Дверца Зольник

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.

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.

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.

Котел Пиролизный котел своими руками

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

Вытяжка около котла Блок автоматики (подключен насос, вытяжка и датчики)

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром являются прекрасным альтернативным источником энергии в частных домах в условиях частых перебоев газоснабжения.

Котел твердотопливный длительного горения с водяным контуром может работать на дровах и на других видах твердого топлива: уголь, древесные отходы и т.д.

Главный минус этого типа котлов – высокая цена. Кроме того, в отличие от многих других видов котельного оборудования, пиролизный котел длительного горения с водяным контуром чаще всего энергозависимый.

От электричества питаются не только циркуляционный насос и приборы контроля, но и встроенный вентилятор: на естественной тяге это оборудование, как правило, не работает.

Твердотопливные дровяные и угольные котлы по популярности уступают только газовым. При этом они имеют один серьезный недостаток — загрузку топлива необходимо проводить несколько раз в сутки.

При обычном сгорании дров КПД котлов не превышает 75%, и часть горючих веществ просто улетает в трубу.

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром гораздо практичнее и эффективнее.

Ни для кого не будет секретом то, что котлы пиролизные отопления на данный момент являются очень необходимыми и востребованными устройствами отопительных систем. Именно по этой причине очень многих наших людей стали интересовать именно эти агрегаты.

Пиролизный котел представляют собой особый котел отопления, который в качестве топлива может использовать паллеты, уголь, дерево, и иные материалы.

Одним из основных критериев, в зависимости от которого подразделяют отопительные котлы, является вид топлива, на котором они работают. Таким образом, на сегодняшнем рынке можно встретить котлы на паллетах, угле, дровах. Также можно для себя найти котлы так называемые универсальные.

Наиболее распространенным на данный момент являются дровяные твердотопливные котлы, которые имеют множество преимуществ. Первое – это то, что топливо считается самым доступным. Также необходимо отметить то, что такие котлы продаются по приемлемым ценам.

Отличительной чертой пиролизных котлов является контроль уровня кислорода в камере сгорания, и соответственно контроль температуры и скорости сгорания топлива. Пиролизный котел на твердом топливе обеспечит вашу независимость от газа и электричества, поскольку расходы на эти энергетические источники значительно превышают стоимость твердого топлива.

Это интересно: Как заливать наливной пол самовыравнивающийся — разъясняем по полочкам

Конструкция

Пиролизный котел состоит из топливной камеры, разделенной на зоны. В одной из них, называемой газогенераторной, происходит разложение топлива на золу и пиролизные газы, в другой — зоне дожига — происходит сгорание этих газов.

    Котлы выпускаются двух типов:
  • с верхней загрузкой, или шахтные;
  • с нижней загрузкой.

Шахтные котлы верхнего горения

Они отличаются тем, что процесс горения в них распространяется сверху вниз. В топливной камере зоны горения разделены колосниковой решеткой. На нее загружают дрова или иное топливо. После розжига котла в верхней части топки происходит пиролиз, и дымовые газы опускаются в нижнюю камеру дожига. По пути они нагревают находящиеся снизу дрова.

Чтобы преодолеть аэродинамическое сопротивление и стабилизировать тягу, камеру оборудуют дутьевым вентилятором, установленным сверху котла — этот процесс называют «верхним дутьем». Некоторые модели оснащены еще одним вентилятором, подающим струю воздуха прямо в камеру дожига, что повышает эффективность котла. Дым и пар после дожига через дымовой патрубок выводятся в дымоход.

Котлы с нижним горением В этом типе отопительных агрегатов газогенераторная камера находится снизу, а пиролизные газы поднимаются вверх под воздействием тяги. Для устойчивого горения таким котлам необходим дымоход высотой не менее 5 метров.

Читайте также:  Интерьерное дополнение белого цвета, или особенности электрокаминов

Применение вентилятора для котлов с нижней загрузкой не обязательно, т.к. воздух подается через заслонку. Эффективность котлов нижнего горения ниже, чем у шахтных, но они не зависят от наличия электроэнергии.

Теплообменник и подключение котла к системе отопления

Рядом с топкой находится теплообменник, по которому циркулирует теплоноситель системы отопления. Конструкция теплообменника зависит от модели агрегата. Для подачи и отвода воды в систему предусмотрены штуцера. Входной штуцер, через который в котел поступает остывшая в системе отопления вода, находится в нижней части теплообменника. Выходной штуцер — в верхней. В качестве теплоносителя может использоваться вода, лучше дистиллированная, или антифризы.

Газогенераторы длительного горения могут работать в системах с естественной или принудительной циркуляцией. При выборе котла необходимо согласовать объемы теплообменника и теплоносителя, необходимого для заполнения системы отопления. Систему оснащают расширительным баком, а для принудительной циркуляции — насосом, который устанавливают непосредственно перед вводом в котел.

Для стабилизации температуры в системе отопления рекомендуется установить также теплоаккумулятор — накопительный бак, который будет промежуточным звеном между котлом и отопительными приборами. При этом, во время перерывов в топке котла, система не будет остывать более, чем на 10-15 градусов. Вода на входе в теплообменник должна иметь определенную производителем температуру, обычно — 60 градусов Цельсия. Для поддержания этой температуры системы оснащают трубой для подмеса горячей воды. В системах с принудительной циркуляцией на случай внезапного отключения электричества также нужно предусмотреть байпас для обхода циркуляционного насоса.

Ряд моделей пиролизных газогенераторов помимо отопления могут быть подключены также к контуру ГВС, такие котлы называются двухконтурными. Удобно, если допускается эксплуатация агрегата при отключенной системе отопления, только для нагрева воды, что позволит использовать его летом. Обычно такие модели комплектуются дополнительно ТЭНами, встроенными в теплообменник.

Материал корпуса

Твердотопливные котлы длительного горения обычно имеют корпус из стали толщиной от 3 до 8 мм.

    Но некоторые производители предлагают котлы из чугуна, которые имеют ряд преимуществ:
  • чугун имеет повышенную коррозионную стойкость по сравнению со сталью, чугунным котлам не страшна низкотемпературная коррозия;
  • чугунные котлы с кованным теплообменником не имеют сварных швов, в которых чаще всего начинается разрушение стали;
  • более толстые стенки чугунных агрегатов не подвержены прогоранию и деформации;
  • благодаря большей толщине они дольше не остывают, что позволяет поддержать температуру в системе во время перерыва на чистку котла.
    Недостатки у чугунных моделей тоже есть:
  • они значительно тяжелее, в 2-2,5 раза;
  • цена выше, чем у стальных, примерно на 50-70%.

Требования к топливу

Большинство современных моделей пиролизных котлов оснащены автоматическим регулированием режима горения. Длительность горения зависит от вида топлива. Как правило, при топке сухими дровами газогенератор может работать на одной загрузке до 12 часов, а на угле — около суток. Использование опила, стружки, отходов деревообработки несколько снижает время горения без дозагрузки.

Дрова должны быть сухими, с влажностью не более 16%. При использовании пеллет или брикетов такая влажность гарантирована производителем, дрова необходимо сушить в тени не менее года.

Какое топливо использовать

Для экономичной и эффективной работы пиролизного котла можно использовать любое твердое топливо: дрова, уголь, торф, пеллеты, другие горючие материалы. Главное условие, необходимое для поддержания процесса пиролизного горения – низкий показатель влажности, не более 20 %. Более влажное топливо необходимо специально досушивать до нужного уровня. Возможность использования отходов древесного, швейного, маслобойного и других видов производства, делает эту печь еще более выгодной в эксплуатации. Содержание древесины при этом должно быть не менее 70%.

Для работы пиролизного котла рекомендуется выбирать твёрдое топливо

В обычных печах дрова нужно подкладывать каждые два-три часа. На зимний период уходит примерно 10 кубометров дров. В пиролизных котлах горение дров продолжается 12 часов, экономия за зиму составляет до 40%. Уголь горит гораздо дольше, до пяти суток, соответственно экономится не только топливо, но и время. Существуют модели, которые оснащены автоматикой для подачи топливных гранул, то есть работают в автономном режиме длительное время.

Какое топливо использовать