Изготовление пиролизного котла своими руками: чертежи и принцип работы

© При использовании материалов сайта (цитат, изображений) указание источника обязательно.

Принцип устройства пиролизных котлов

Пиролизный процесс сгорания носит название сухой перегонки. В результате взаимодействия высоких температур и недостатка кислорода древесина, находящаяся в котле, разлагается до кокса, выделяя при этом пиролизный газ. При смешении данного газа с большим объемом кислорода под воздействием катализатора (высокой температуры) происходит экзотермическая реакция, приводящая к возгоранию газа.

Принцип устройства пиролизных котлов

Пиролизный газ также вступает в реакцию с углеродом, в результате чего дым, выходящий после отработки топлива, не содержит вредных соединений. Продукты распада древесины (кокс) также в процессе горения выделяют тепло, поддерживая реакцию. Отсюда следует вывод, что КПД пиролизного котла приближается к 100% эффективности.

Что такое пиролиз?

Пиролиз иногда называют «сухой перегонкой». Все дело в том, что твердое топливо при невысоких температурах (плюс 200-800 °C) и небольшом количестве кислорода не горит, хотя и выделяет тепло. При таких условиях топливо тлеет, выделяя пиролизный газ. Остается лишь твердый остаток, который носит название древесный кокс.

Что такое пиролиз?
Что такое пиролиз?

Что такое пиролиз?
Что такое пиролиз?

Так вот пиролизный газ, если смешать его с необходимым количеством кислорода, образует горючую смесь, при сгорании которой выделяется огромное количество тепловой энергии. На этом принципе и работают пиролизные котлы и печи.

Что такое пиролиз?
Что такое пиролиз?

Твердый кокс, оставшийся после выделения горючего газа, не остается без дела. Он продолжает тлеть, прогорая до конца. Так что в итоге остается только небольшое количество золы.

Что такое пиролиз?
Что такое пиролиз?

Что такое пиролиз?

Пиролизный котел своими руками

На сегодняшний день в России огромное количество населенных пунктов, где отсутствует магистральный газопровод, поэтому приходится отапливать помещения электричеством или доступным твердым топливом. Конечно, последний вариант гораздо более экономный, но при этом очень трудоемкий. Приходится постоянно контролировать количество топлива в котле, следить, чтобы не прогорел, чтобы не пришлось растапливать заново. Выходом из такой ситуации являются пиролизные котлы, которые также работают на твердом топливе, но при этом оптимизирован процесс горения. Стоимость такого котла выше, чем у обычного, но его вполне можно изготовить самостоятельно. Мы расскажем, как сделать пиролизный котел своими руками, чертежи и принцип работы, приведем рекомендации специалистов и видео-уроки.

Принцип работы

Оценить преимущества пиролизных котлов невозможно без понимания общих принципов работы. И изначально, что такое пиролиз?

По сути, это разложение природных соединений при минимальном количестве воздуха. В стандартном котле дрова сгорают при температуре 900-1200°С при нормальном доступе воздуха, на одну закладку дров уходит около 3-4 часов с выделением порядка 4900 калорий тепла.

Таблица 1 Теплотворная способность дров разных пород древесины

В пиролизном котле твердое топливо сгорает при меньшей – 300–850°С температуре, при этом происходит распад на следующие элементы – на твердый осадок и газ. При отсутствии кислорода в отдельной камере горючий (пиролизный газ) вступает в реакцию с углеродом и дополнительно перерабатывается, за счет чего увеличивается теплопроводность.

Плюсы и минусы оборудования

Любой агрегат отличается как положительными, так и отрицательными характеристиками. Для того, чтобы сделать правильный выбор, их необходимо адекватно оценить.

Не рекомендуется использовать более трети общего количества топлива полимеры и резину.

  • большие габариты котла за счет увеличенной камеры сгорания;
  • особые требования к твердому топливу – дрова должны быть совершенно сухими

При закладке топлива даже 25% влажности замедляется процесс выделения газов, что приводит к снижению температуры теплоносителя и падению эффективности.

  • энергозависимость – во время работы котел потребляет электричество для работы вентилятора, создающего принудительную тягу, и автоматики;
  • цена – это самый главный недостаток, который заставляет отказаться от покупки.

Именно поэтому мы предлагаем сделать пиролизный котел своими руками, чертежи и принцип работы смотрите дальше в статье.

Устройство котла

Принципиальная разница стандартного и пиролизного котла заключается в том, что в первом варианте 1 камера сгорания, а во втором – 2, между которыми пролегает колосниковая решетка, в нижней сгорают собственно топливо и твердый остаток, а в верхней – пиролизные газы. Именно такая организация топочных камер позволяет оптимизировать процесс, увеличить время сгорания топлива и максимально увеличить эффективность.

Читайте также:  Как сделать дом теплым. Энергосберегающий дом

Процесс пиролиза возможен только при ограниченном доступе воздуха, когда топливо не горит, а фактически тлеет, выделяя большее количество газа.

К числу особенностей пиролизного котла относится и повышенное аэродинамическое сопротивление в дымоходе за счет отсутствия воздуха и реакции углерода с пиролизным газом. Принудительную тягу обеспечивает электровентилятор, собственно, именно по этой причине пиролизные котлы и относятся к категории энергозависимого оборудования.

Стоимость самодельной модели

Видео 1 Пиролизный котел 15-25 кВт – изготовление и испытание

В любом случае, этот вид работ нельзя назвать недорогим или легким, поэтому прежде чем решится сделать пиролизный котел своими руками, оцените свои возможности изучите все чертежи и подберите именно те материалы которые необходимо.

Как сделать пиролизный котел

  • электродуговая сварка и 3-4 пакета электродов;
  • дрель;
  • малая болгарка (круг 230).

Сборка

Точность расчетов при сборке данной отопительной системы играет не последнюю роль, поэтому необходимо работать с чертежом. На основе схемы можно сконструировать прибор не хуже, чем в специализированном магазине. На чертеже газогенераторного котла обозначен отсек для топки, теплообменник и участок подачи воды.

Изготовляя пиролизный котел, можно воспользоваться чертежом отопительной системы на 40 кВт, которая разработана известным конструктором Беляевым. Данную схему необходимо изменить под лазерную резку с применением меньшего количества деталей, оставив внутреннюю коробку без изменений.

Для газогенераторной системы отопления не характерны утечки и размерзание, поэтому герметичность труб – требование необязательное. Собрав котел согласно чертежу, можно приступать к его установке. Если прибор был собран правильно, пиролизный котел должен выйти на необходимый режим и за полчаса прогреться до максимума. А температура в помещениях начнет повышаться очень быстро.

В рабочих отсеках пиролизного котла сгорают не только дрова, но и газ, так что сажа не скапливается на стенках, а количество золы сводится к минимуму. Поэтому можно утверждать, что такой аппарат реже чиститься, ведь отходов практически нет. Прибор имеет высокий показатель КПД и увеличенную загрузочную камеру. Благодаря этому данная отопительная система способна поддерживать необходимую температуру на протяжении длительного времени по сравнению с другими традиционными котлами.

Газогенераторный котел может работать целые сутки без постоянного закладывания дров, на одной загрузке. Это самое главное преимущество пиролизной системы отопления.

Стоит заметить, что данный прибор практически не выделяет канцерогенных веществ. Во время сгорания топлива выделяется смесь водяного пара с углекислым газом.

Еще одно достоинство эксплуатации пиролизного котла — способность регулировки мощности, которую можно выставлять в пределах от 30 до 100%. Также данное устройство может утилизировать различные отходы (пластмасса, резина, полимеры), при этом в окружающую среду не попадает никаких вредных химических веществ. Единственные недостатки – такой вид котла требователен к топливу и занимает много места.

Как правильно собрать конструкцию?

Прежде чем начать сборку такого усложненного устройства как самодельный пиролизный котел, необходимо прикинуть подробную схему. Благоразумнее воспользоваться готовой схемой и лишь корректировать ее ввиду необходимости. Таких стандартных схем изготовления твердотопливного пиролизного котла в интернет сети достаточно много.

Рис. 2 Самодельные пиролизные котлы, чертеж

Если новоиспеченный мастер обладает минимальными инженерными навыками, можно схему видоизменить. Не стоит менять только габариты внутреннего блока.

Во время пробной загрузки самодельного пиролизного котла необходимо вычислить КПД устройства. Например, по наличию и консистенции дыма, выходящего из трубы. Если дым обладает запахом угарного газа, то КПД новоиспеченного агрегата для отопления слишком низкий.

Некоторые модели сделанных своими руками пиролизных котлов отопления предполагают использование воздуха, а не воды, в качестве теплоносителя. Подается горячий воздух через трубы, а возвращается – по полу.

Такая схема отопления удобна в загородном доме, где приезд хозяина носит периодический характер. Так не случится заморозка системы.

схема и инструкция по изготовлению

Попробуем разобраться, что представляет из себя кирпичная пиролизная печь, как ее построить собственными руками.

Устройство и принцип работы

Начинается строительство с разработки проекта.

Пиролизная печь из кирпича своими руками — задача не из легких. Внутри все перегородки делаются из шамотного кирпича. Это вызвано большой температурой горения — до +12000 C.

Саму печь, в целях экономии, сделаем из простого огнеупорного керамического кирпича. С эстетической точки зрения, такая печь не уступает аналогам. Такая пиролизная печь, может выглядеть как камин  и занимать центральное место в интерьере.

Такая печь в сауне — настоящая находка. Не боится воды, эффективно расходует топливо, долго сохраняет и отдает тепло. Кроме того, в качестве топлива часто используют отходы: опилки, мусор. Это еще больше увеличивает экономию.

Читайте также:  Как из двухконтурного котла сделать одноконтурный?

Материалы для работы

Для строительства кирпичной пиролизной печи длительного горения своими руками, нам понадобятся такие материалы:

  • огнеупорный керамический кирпич — 400 шт;
  • шамотный кирпич — 100 шт;
  • сталь листовая 6х1,5 м, толщина не менее 4 мм — 9 м2
  • чугунная колосниковая решетка стандартного размера— 3 шт;
  • бетон В12,5 — 0,12 м3
  • вентилятор, мощность минимум — 300Вт;
  • терморегулятор;
  • дверца для поддувала;
  • дверца для топки;
  • металлические трубы;
  • металлический профиль;
  • готовая высокотемпературная смесь для кладки — 470 кг;
  • электроды;
  • высокотемпературный датчик.

Необходимые инструменты

Необходимый инструмент найдется у каждого домашнего мастера. Нам потребуются:

  • Сварочный инвертор,
  • Угловая шлифовальная машинка,
  • Бетономешалка,
  • Дрель,
  • Сверла,
  • Уровень,
  • Отвес,
  • Металлический угольник,
  • Прочие инструменты.

Инструкция по изготовлению

Порядовка пиролизная печи из кирпича

Видео

Раздельная подача

Котел с раздельной подачей воздуха кое в чем похож на принудительный в наддувом: интенсивность пиролиза не максимальная, температура в камере сгорания – до 1000 градусов, поэтому можно обойтись спецсталями без футеровки. Камера сгорания совмещена с дожигателем. В целом конструкция проста; КПД – до 80%, но причина уже другая.

Без автоматики, отслеживающей и регулирующей подачу воздуха, оптимальное соотношение подачи первичного и вторичного воздуха достигается только где-то посередине всего времени выделения летучих компонент из топливной массы. Такой автоматикой снабжаются серийные модели; заодно она держит наилучшее соотношение первичного и вторичного воздушных потоков не только по мере выгорания, но и в зависимости от свойств загруженного топлива, поэтому автоматизированные котлы с раздельной подачей воздуха всеядны, а КПД их доходит до 86%. Отключение автоматики вследствие пропадания сети или ее поломки не страшно, просто КПД упадет до 70-75%, а котел можно эксплуатировать без ограничений до ремонта.

Печь Попова: принцип действия и явные преимущества

Альтернативой аналогичным приспособлениям является твердотопливный котел Попова, основанный на применении эффекта пиролиза. Что это означает? Конструкция камеры сгорания этого устройства сделана практически герметичной, т. е. доступ кислорода в нее строго ограничен. Ни для кого не является секретом, что для полноценного процесса горения необходим кислород, иначе он просто не будет происходить.

Исходя из этого фактора, минимальный ввод воздуха в камеру сгорания все же предусмотрен. Однако его количество настолько ничтожно, что полноценного горения так и не возникает. Вместо него происходит процедура медленного тления твердого топлива. Теплоотдача при этом имеет значительно низшие показатели, чем при полноценном горении материалов. Но благодаря своей конструкции это различие практически неощутимо.

Печь Попова содержит один секрет, заложенный в ее конструкции. Он заключается в повторном сгорании отработанных газов. Что это означает? В процессе медленного истлевания древесины, являющейся основным топливным элементом, используемым в этой печи, выделяется значительное количество дыма, который содержит при этом некоторое количество неизрасходованного топлива. Именно он перенаправляется в следующий отсек, где и подвергается вторичному использованию.

В результате этого процесса происходит его частичное сжигание и повышение теплоотдачи всего устройства. Остатки дважды переработанного топлива выводятся наружу через дымоход. В конечном счете печь Попова выдает замечательные характеристики при относительно небольшом расходе твердого топлива. Все эти факторы позволяют выделить и структурировать преимущества этого прибора перед остальными аналогичными устройствами. Выглядят они следующим образом и в наилучшем виде характеризуют качества этой печи:

Приведенные выше качества сделали печь Попова одним из наиболее функциональных твердотопливных устройств, существующих на сегодняшний день. Ее характеристики теплоотдачи и относительно небольшой расход древесины позволяют говорить об оптимальных качествах этого приспособления.

Пиролизный котёл из газового баллона инструкция

Эта конструкция в народе называется Бубафоня. Такой ник был у изобретателя-умельца из Колымы, который первым выложил идею в сети.

Подвижный поршень разделяет камеру сгорания на два сегмента: внизу горят дрова и сверху догорает пиролизный газ.

В таком котле дрова сгорают практически без остатка

Движение воздуха направлено сверху вниз. Горение происходит намного медленнее, чем в традиционном котле.

Кислород поступает через трубу, служащую стержнем для поршня. Для горения пиролизного газа кислород поступает через отверстия, где труба поршня вставляется в крышку. Соединение не должно быть герметичным. Разделение камер обеспечивает прогорание всего объёма топлива.

Регулировка интенсивности горения осуществляется через трубу, соединённую с поршневым кольцом. Для удобства к трубе приваривается штырь с подвижным металлическим диском, размер которого немного превышает диаметр трубы. Регулируя зазор между трубой и диском, добиваются нужной температуры.

Для изготовления Бубафони необходимы следующие материалы:

  • баллон объёмом не менее 50 л;
  • арматура;
  • полоса металла (стали).
Пиролизный котёл из газового баллона инструкция

Устройство состоит из частей:

Читайте также:  Лучевая разводка системы отопления дома своими руками

Сборочно-сварочные работы

Выполнять сборочно-сварочные работы следует по инструкции:

  1. Срезать закруглённую часть баллона, получив корпус и крышку. Отшлифовать места среза болгаркой. Сбоку вырезать загрузочное отверстие для подачи топлива.
  2. Из арматуры сделать решётку, сквозь которую будут просыпаться сгоревшие дрова.
  3. Сделать поршень: к железному диску приварить лопасти с одной стороны, трубу – с другой.
  4. Выполнить монтаж дымохода. Для лучшей тяги можно использовать постепенное увеличение диаметра трубы в направлении от начала к концу.

Покрыть конструкцию огнеупорной краской.

Такой котёл может отопить помещение большого размера. Он работает на разных видах твёрдого топлива:

Получение большего количества тепловой энергии из древесины делает использование пиролизных котлов всё более привлекательным. Имея навыки в слесарно-сварочных работах, можно сделать отопительный агрегат пиролизного принципа действия своими руками по чертежам и схемам или из старого газового баллона.

Первый этап – теория

Несмотря на кажущуюся сложность, принцип работы пиролизного котла очень прост, но невероятно эффективен.

Следующий этап – теоретический. Необходимо посмотреть на схему сборки, разложить отдельные части на рабочей территории и убедиться, что вы понимаете, как и из чего будет состоять наш пиролизный котел, собираемый своими руками. Если вы не можете сложить в уме схему, то у вас ничего не получится – вы должны представить себе, как стоят те или иные инструменты, как собирается теплообменник, как течет внутри теплоноситель. Как только вы поймете конструкцию котла, можете приступать к его сборке.

На первом этапе собираем камеру сгорания и камеру дожигания, используя для этого раскроенные металлические листы. Обратите внимание, что все швы должны быть надежными и герметичными. Если у вас нет опыта работы с электросваркой, пригласите опытного специалиста. В процессе сборки камеры сгорания уделите внимание воздушным каналам и их правильному расположению – они изготавливаются из профильной трубы. В камеру дожигания проводится трубка для подачи вторичного воздуха.

Камера дожигания подвергается футеровке шамотным кирпичом – это увеличит надежность пиролизного котла, собираемого своими руками. При необходимости, обточите кирпичи с помощью болгарки.

Следующий этап – сооружение теплообменника. Он выполнен по жаротрубной схеме – это множество металлических труб, сквозь которые пропускается раскаленные продукты сгорания. Они передают полученное тепло теплоносителю, который омывает их и отправляется в отопительную систему. Трубы привариваются к двум металлическим листам и обвариваются с двух сторон – этот узел будет испытывать термическую нагрузку, поэтому он должен быть максимально прочным. Далее теплообменник приваривается к камерам.

На следующем этапе готовим дверки зольника и загрузочной камеры. Их можно приобрести уже готовыми или сделать самостоятельно. Также привариваем трубу дымохода, которая начинается от теплообменника. В заключение собираем и обвариваем металлический кожух нашего пиролизного котла. Далее производится проверка его герметичности –для этого агрегат наполняется водой и закупоривается, в дальнейшем течи завариваются.

Последний этап – покраска котла и установка дверок. Покраска выполняется жаропрочной краской, но перед этим металл необходимо отшлифовать и покрыть грунтовкой. Также устанавливаем дверки, оснащаем их ручками. Изготовление пиролизного котла своими руками почти закончено, осталось лишь провести предварительное испытание.

Как происходит сборка конструкции с водяной рубашкой

Изготовления дымохода осуществляется в следующей поочередности операций:

  1. Аккуратно разрезают баллон в верхней части. Из получившегося в результате этого колпака впоследствии изготовляется крышка для котла.
  2. Дно баллона оснащается самодельными ножками. Каждую из них перед фиксацией необходимо выставить точно по уровню.

Поршень конструируется в три этапа:

Как происходит сборка конструкции с водяной рубашкой
  1. Вырезается стальной круг: в поперечном сечении он должен уступать внутреннему диаметру баллона примерно 35-45 мм. Благодаря боковым зазорам пиролизные газы без помех будут просачиваться во вторичную камеру. По центру круга выполняется отверстие под воздуховод: эта труба должна вставляться в него достаточно плотно.
  2. Далее проводится сварка друг с другом металлического круга и трубы.
  3. Поверх поршневого основания приваривается кусок швеллера.

Для изготовления крышки печи можно использовать верхнюю срезанную часть баллона. На ее поверхности наносится разметка под трубу воздуховода с закрепленным подающим поршнем. При этом необходимо предусмотреть определенный запас для свободного перемещения трубы. По нанесенным линиям производится вырезание. Сбоку самодельная крышка оформляется ручками, для чего используются согнутая в тисках арматура. Теперь можно приступать к установке дымохода вверху импровизированной пиролизной печи. При помощи болгарки делается вырез под заготовку трубы: для скрепления деталей также используется сварка.

На этом основная часть работ по сооружении Бубафони считается оконченной: ее можно запускать в эксплуатацию. Установить печь желательно на заранее обустроенный фундамент.