Устройство и принцип работы котла
Камера первичного сжигания или пиролизная камера напоминает своим устройством топку обычной печи. Твердое топливо (дрова, опилки, древесные или торфяные брикеты, пеллетные гранулы) помещается через загрузочное окно на массивную огнеупорную решетку – колосник, обеспечивающий приток к топливу воздуха, который называют первичным.
Принцип работы котла длительного горения
Пиролизный газ принудительно, реже самотеком попадает во вторичную камеру – камеру сгорания или камеру дожига, в которую осуществляется подача достаточного количества воздуха, который называют вторичным. От контакта с кислородом нагретый до высоких температур (более 300 градусов Цельсия) газ моментально вспыхивает и горит с выделением большого количества тепла. Происходит выполнение главной функции котла – нагрев теплоносителя.
Подробно принцип работы пиролизного котла показан на видео.
Воздух обычно нагнетается принудительно с помощью небольшого вентилятора. Хотя в небольших моделях иногда для создания тяги используют дымосос.
На этой схеме представлено устройство пиролизного котла нижнего горения. Дрова медленно сгорают при малом количестве кислорода и выделяют горючий газ ( )
Наличие принудительной вентиляции можно считать основным отличием пиролизного котла от классической твердотопливной модели. Корпус устройства состоит из двух частей, вставленных друг в друга. Пространство между стенками заполняют теплоносителем, роль которого традиционно выполняет вода.
Температура горения может достигать 1200°С. Вода, находящаяся в наружном теплообменнике, нагревается и циркулирует по системе отопления дома. Остатки продуктов сгорания удаляются через дымоход.
В упрек устройствам, в работе которых используется пиролизный принцип горения, можно поставить относительно высокую цену. Обычный твердотопливный котел стоит значительно меньше. Но в котлах длительного горения дрова сгорают практически полностью, чего о классическом котле не скажешь.
К дровам для пиролизного котла предъявляют определенные требования по размерам и влажности. Подробную информацию можно найти в инструкции изготовителя
Выбирая пиролизный котел, следует помнить, что недорогие модели малой мощности обычно рассчитаны только под дрова. Дорогие модификации способны работать на разных видах топлива.
По способу сжигания топлива котлы длительного горения с двойным контуром можно подразделить на:
- Пиролизные. Оборудованы двумя камерами для сгорания. В одной из них присходит процесс тления и выделения газа для пиролиза, в другой — смешивание полученного газа с кислородом и его сжигание. Оборудование данного типа характеризуется высокой экологичностью — вредных веществ в атмосферу выделяется минимальное количество. В процессе сгорания образуется мало сажи. Если котел оборудован автоматикой, возможна будет и регулировка мощности.
- С верхней камерой горения. Такие котлы очень просты в обслуживании. Количество автоматики для их стабильной работы нужно минимальное, возможно функционирование в автономном режиме работы без электричества. Есть и недостатки — при работе образуется много золы, есть перечень требований к типам топлива. Например, для растопки не подойдет мелкая щепа или опилки.
- Пеллетные. Для растопки такого оборудования используют специальные пеллеты или топливные брикеты в спрессованном виде. Подобные котлы экологичны, экономичны и эффективны, имеют длительный эксплуатационный срок. Один из главных недостатков — высокая цена котла и специальные условия, которые придется поддерживать для хранения топлива. Помещение должно быть сухим, высокая влажность воздуха будет способствовать порче пеллетов.
Самостоятельное изготовление
Сконструировать своими руками котел отопления достаточно сложно. Малейшая неточность, и он будет работать неправильно, что может привести к трагедии. Поэтому необходимо тщательно изучить технологию их изготовления и очень качественно выполнять все мероприятия.
Отопительные приборы шахтного вида
Самостоятельно создать можно шахтный или пиролизный котел. Первый функционирует не только на дровах, но и на угле, торфе или опилках. В его камеру сразу можно загрузить до 50 кг дров.
При полной загрузке камеры топливом и высокой мощности такой прибор непрерывно проработает до 5 часов, при самой малой мощности (15-20 кВт) – до суток. Его КПД – 75%. Мощность таких моделей можно регулировать с помощью автоматики.
Пиролизная модель
Желтый или бесцветный дровяной газ, выделяющийся под воздействием высокой температуры, является источником тепла в пиролизном котле. Для такого отопительного прибора можно использовать только полностью высушенные дрова, иначе он не запустится. Работать пиролизная конструкция может и на пеллетах. Автоматическая подача их в топку (с помощью специальных шнеков) станет дополнительным достоинством котла. Продолжительность работы модели подобного типа при полной загрузке – 12 часов.
Минусы – высокая стоимость (снизить ее можно, если изготовить его самостоятельно), энергозависимость (вентилятор работает с помощью электричества), большие размеры.
Для изготовления такого прибора нужны:
- труба и лист из стали толщиной 4 мм;
- профтрубы, прутья металлические сечением 2 см;
- электродоты;
- вентилятор;
- кирпичи огнеупорные;
- автоматический регулятор температур;
- крепежи.
Предварительно составляют схему будущего котла со всеми расчетами. За основу берут наиболее удачную в этом плане конструкцию самодельного котла, разработанную инженером Беляевым. В нее вносят корректировки соответственно пожеланием владельца дома. Например, сделать отопление более эффективным можно за счет увеличения объема рубашки теплообменника.
Самодельные пиролизные приборы нужно устанавливать на специально оборудованные для них площадки из шамотного кирпича. После этого их подсоединяют к водяному контуру.
При первом, тестовом включении выясняют, не было ли допущено ошибок в конструкции котла. Если все было сделано правильно, то прибор сможет быстро переключиться в режим газогенератора. В помещении уже в течение получаса станет гораздо теплее.
Инструменты и материалы
Дровяной отопительный прибор – наиболее безопасная конструкция. Автономность его работы, простота эксплуатации, минимальная вероятность взрыва, возможность самостоятельного изготовления – вот основные его достоинства. Его минус – регулярность внесения топлива.
Самодельные дровяные модели котлов можно изготовить из следующих материалов и деталей:
- бочка из металла (объем – 200 л);
- стальной лист толщиной 3-5 мм (для создания топки);
- металлическая труба диаметром 20 мм и толщиной стенки от 3 мм;
- труба Г-образной формы (диаметр – 20 мм);
- колосник;
- дверцы для поддувала и топки.
Самодельные модели дровяных котлов изготавливаются при помощи газосварочного оборудования и болгарки.
Последовательность работ
Перед началом работ необходимо тщательно продумать схему прибора, приобрести все необходимые материалы и инструменты.
Вырезать 3 круга (диаметр каждого 57 см): это дно, верхняя крышка и перегородка между поддувалом и топкой. В двух из них сделать отверстие диаметром 20 мм.
Из листа стали вырезать полосу шириной 400 мм, длиной 3600 мм, вырезать в нем отверстия для дверцы топки, ниже него – для поддувала. Соединить лист сваркой в круг.
Приварить сверху круг с отверстием, снизу – без него. Между ними установить перегородку с колосником.
Сварить трубу и бочку между собой по принципу «один внутри другого». Снизу установить топку с поддувалом. Соединить все элементы с помощью сварки.
В верхней части бочки закрепить Г-образный отрезок трубы: он соединит емкость для нагрева и дымоход. Вода, нагреваясь в бочке, образует пар, который будет свободно выходить в дымоход, тем самым не давая расти давлению в котле.
Вверху и внизу установить патрубки для входа холодной воды и выхода горячей.
Навесить дверцы на топку и поддувало.
Установить конструкцию на фундамент из огнеупорного кирпича.
Такой прибор обогревает с помощью дров, пеллет или торфа, плотно уложенных внутри топки.
Даже простейшая модель дровяного котла требует осторожности и внимания при самостоятельном изготовлении
Схема подключения в деталях
Мало купить отопительный аппарат, его необходимо еще и правильно установить, а также подсоединить к системе.
Подключение пиролизного котла может быть выполнено несколькими способами:
- Простым
- С контуром подмеса
- С гидрострелкой
- С аккумулирующей емкостью и контуром ГВС
В первую кроме самого аппарата входят: циркуляционный насос, расширительный бак и группа безопасности. При таком подключении возможно возникновение незначительного количества конденсата, но на его скопление реагирует блок управления. В этом случае он отключает подачу электроэнергии на насос и тем самым предотвращает появление большого количества конденсата.
Вторая схема подключения пиролизного котла, кроме ранее перечисленных узлов, включает в себя также контур подмеса и краны, необходимые для регулировки количество теплоносителя. Она несколько лучше простой и полностью исключает образование конденсата на стенках котла.
Третья чаще всего применяется для систем с несколькими отопительными контурами и содержит гидрострелку. Ее главная роль – это исключение гидравлического воздействия насосов между собой. Но также она способна осуществлять дегазацию отопительной системы.
И последняя – это схема работы пиролизного котла с Laddomat 21. В нее входят аккумулирующий бак и контур горячего водоснабжения идеальную работу которых обеспечивает дополнительный блок. Подбор объема емкости осуществляют по следующим показателям: не менее 25 литров на 1 кВт мощности.
Данная схема, благодаря наличию в ней блока Laddomat 21, способна заместить классическую схему подключения, состоящую из отдельных элементов. Она работает в следующем режиме. Нагрев воды до заданного значения осуществляется за счет регулировки ее поступления из накопительного бака при помощи вентиля терморегулятора. Он увеличивает или уменьшает сечение прохода обратной линии и тем самым влияет на достижение теплоносителем заданных показателей.
Кроме этого наличие в ней аккумулирующей емкости позволяет добиться работы котла в оптимальном режиме. А при внезапном отключении электричества, позволяет поддерживать температуру теплоносителя на заданном уровне в течение двух суток.
Какая схема подключения пиролизного котла, из рассмотренных выше, будет оптимальной, зависит от специфики системы отопления, а отчасти и наличия свободной денежной суммы.
Но в любом случае они должны удовлетворять следующим условиям:
- Отвечать требованиям безопасности
- Обеспечивать хорошую циркуляцию теплоносителя в системе
И не стоит забывать, что чем более качественно укомплектована обвязка котла, тем экономнее он будет в работе и удобнее в эксплуатации и обслуживании.
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.
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.
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.
Способ 7 — инфракрасные обогреватели (самые экономные)
Инфракрасные обогреватели считают самыми экономичными из всех видов электрообогревателей. Им не нужны нагревательные тэны и трубы с водой. Инфракрасные обогреватели нагревают предметы, а не помещение. Затем от нагретых предметов нагревается и воздух. Если электрокотел можно сравнить с чайником, то инфракрасный — с микроволновкой.
Особо популярны инфракрасные панели. Их устанавливают на потолке или на стенах жилых и производственных помещениях. Поскольку площадь обогрева увеличена, в комнате становится тепло быстрее обычного. Использовать такую панель можно как самостоятельный источник обогрева или как дополнение к существующей системе. Хорошо сочетается инфракрасный обогреватель с электродными котлами. Например, инфракрасный обогреватель можно включать только весной и осенью, когда включать основное отопление ещё рано, или когда за окном внезапно похолодало.
На фото инфракрасная панель GROHE, Германия
Используемое топливо
В качестве топлива необходимо использовать древесину, диаметр которой 100-250 мм, а длина 380-450 мм. Топливные брикеты должны быть размером 30×300 мм. В процессе сжигания дров допускается применять мелкие древесные опилки. Однако добавлять их следует не более 30% от общего объема загрузочной камеры. Только в этом случае схема самодельного пиролизного котла будет эффективной. Кроме того, данные устройства способны сжигать влажные дрова, но при условии, что их процент влажности будет не более 40.
Чтобы обеспечить функционирование такого котла на максимальной мощности, необходимо использовать только сухое топливо. Так как способность выделения топливом энергии определяется с учетом наличия воды в дровах.
Беремся за дело – как сделать свою установку?
Если вы не желаете переплачивать, но в то же время хотите пользоваться столь привлекательным оборудованием, то можно сделать его самостоятельно.
Шаг 1: Подготовка инструмента
Нам понадобится электрический сварочный аппарат, шлифовальная машинка и дрель. Из расходных материалов следует приобрести 5 пачек электродов, 10 отрезных и 5 шлифовальных кругов. Из материала следует найти почти 8 квадратов 4-миллиметрового листового металла. Хотя если желаете немного сэкономить, для корпуса можно использовать и трехмиллиметровые листы, а вот к внутренним деталям предъявляются более серьезные требования, и сэкономить на толщине металла не получится.
Еще надо три трубы – одна диаметром 32 мм и длиной в 1 метр, вторая 57 мм (8 м) и третья 159 мм (0,5 м) – полтора десятка огнеупорного кирпича, профтрубы с толщиной стенок 2 мм и сечением 60х30 (1,5 м), 80х40 (1 м), четырехмиллиметровые стальные полосы шириной в 20 и 30 мм и длиной в 7,5 и 1,5 м соответственно. Один метр 5-миллиметровой полосы шириной в 80 мм. Еще не обойтись без температурного датчика и дымохода.
Если же вы желаете пойти по облегченному варианту, то в качестве корпуса можно использовать металлическую бочку объемом 200 литров. Еще вам понадобится крышка с бортиками, которая будет герметично закрывать емкость, массивный поршень сечением чуть меньше внутреннего диаметра бочки и металлическая труба высотой приблизительно на 20 см больше нашего корпуса и сечением 10 см. И последнее – дымоход, он также представляет собой полую трубу с внутренним диаметром 10 см, только его длина должна превышать высоту емкости минимум на 40 см.
Шаг 2: Подбор рабочей схемы
Как уже упоминалось, найти подробную схему котла можно в интернете, правда, если вы инженер-теплотехник, то вполне реально разработать ее самостоятельно. Мы же сейчас рассмотрим основные элементы. Такое отопительное оборудование состоит из корпуса, в котором располагаются дверца загрузки и крышка зольника. Еще не забудьте про контроллер контура и патрубок для аварийной линии. В защитный теплообменник необходимо обеспечить подвод холодной и горячей воды. Также следует собрать патрубок опорожнения с расширительным бачком и обеспечить обратную магистраль контура.
Собрать самодельный пиролизный котел из второго комплекта расходных материалов (с участием бочки) намного проще, правда, значительно уступать будут и его параметры. Все зависит от поставленных целей, например, для утилизации древесных отходов он станет незаменим. В верхней части бочки делается отверстие и вваривается труба-дымоход. Второй же полый элемент приваривается к центру поршня, при этом в крышке следует вырезать отверстие, чтобы обеспечить выход краю воздуховодной трубы.
В верхней части воздуховода устанавливается заслонка, с ее помощью можно регулировать количество поступаемого воздуха, а следовательно, и процесс горения. На поршне не помешают и дополнительные ребра, так получится лучше утрамбовать горючую смесь. Эксплуатация подобного оборудования очень проста, нужно всего-то засыпать топливный материал на дно бочки, поджечь его и закрыть емкость крышкой с поршнем, который будет плавно двигаться вниз под собственным весом.
Шаг 3: Установка
Любое отопительное оборудование нуждается еще и в правильной установке. При этом следует отметить, что с технической стороны все достаточно просто, нужно всего-то придерживаться выбранной схемы, а вот несоблюдение техники безопасности повлечет за собой весьма серьезные последствия, вплоть до угрозы жизни. Итак, размещаться подобный котел отопления должен только в специальном нежилом помещении, особое требование предъявляется и к основе, на которой он будет стоять. Лучше всего подойдет бетон либо кирпич. Обязательно установите перед топкой толстостенный лист металла.
Желательно, чтобы в котельной не было посторонних предметов, но если таковые там находятся, то выбирайте безопасное расстояние от них до котла – более 20 см. Позаботьтесь о мощной вентиляции. Если желаете продлить жизнь оборудованию, то утеплите дымоход. В противном случае в нем образуется конденсат, который самым негативным образом скажется на работоспособности отопительного устройства.
1 Принцип работы котла
На сегодняшний день существуют различные конструкции отопительных котлов, работающих на опилках. Это могут быть классические печки-буржуйки с подключенным к ним тепловым контуром. Большой популярностью пользуются модификации, в которых отсутствует зольник, а загрузка топлива осуществляется сверху при помощи бункера и механизированного шнека, что позволяет автоматизировать работу отопительного оборудования.
Модификации котлов с бункером не только отличаются эффективностью, но и позволяют существенно упростить обогрев частного дома. Домовладельцу не придется ежедневно выполнять дозагрузку топлива, а при условии использования качественно высушенных опилок такие отопители будут отличаться максимально возможной эффективностью и экономичностью. Отдельные модификации, которые оснащаются увеличенными в размерах топочными баками и дополнительными бункерами с опилками, могут работать на одной загрузке топливом 5−6 дней, обеспечивая теплом частный дом площадью в 150−200 квадратных метров.
К особенностям эксплуатации отопительных приборов этого типа относят следующее:
- Возможность регулировки подачи воздуха в горелку.
- Большой объем топливника.
- Увеличенная площадь водяной рубашки и теплообменника.
- Горение топлива в зависимости от модификации котла идет сверху вниз или снизу вверх.
Экономично и надежно, но безопасно ли? Как сделать пиролизный котел своими руками
Фото 2. Схема самостоятельной сборки пиролизного котла с дымоходным каналом и верхней загрузочной дверцей. Фото 3. Пример чертежа пиролизного котла длительного горения с указанными размерами. Вид сбоку и спереди. Вариант дороже — заводской вентилятор и контроллер плавной регулировки, вариант дешевле — вентилятор отопителя автомобиля, ступенчатый регулятор и простейший шибер для точной регулировки.
Чтобы построить котёл, нужна оборудованная слесарная мастерская. Мастеру понадобятся навыки разметки и подгонки деталей, умение читать чертежи и кроить металл. Соблюдайте правила безопасной эксплуатации инструментов. Следите за целостью изоляции проводов, следите за направлением искр при резке металла. Регулирование количества подаваемого воздуха осуществляется клапаном — шарик от подшипника большого диаметра, приваренный к болту или шаровый кран.
Он перекрывает подачу воздуха. Фото 4.
Пиролизный котел своими руками изготовленный из подручных материалов — является отличной альтернативой газового, электрического либо угольного отопления. Ведь в отличии от постоянно дорожающих тарифах на энергию, дрова всегда были и будут сравнительно недорогим и безопасным видом топлива. Как изготовить и установить, либо перевести свой частный дом на пиролизное отопление читайте далее в нашей статье. В качестве топлива для него можно использовать:.
Напольный пиролизный котел в помещении, окрашенный в синий цвет термостойкой краской. Пиролизный котёл имеет несколько особенностей при подключении.
Разложению топлива мешает низкая температура теплоносителя, поэтому на обвязку устанавливается трехходовой клапан. В общем, так называются все процессы, в результате которых происходит высвобождение тепла. Но не всё так просто.
Пиролизный котел – что это?
Дело в том, что это тепло необходимо для того, чтобы осуществить дополнительный прогрев и сушку топлива. Есть важные нюансы, о которых нужно знать, перед тем как мастерить пиролизный котёл по чертежам и схемам. Начать нужно с достоинств и недостатков, которые имеет конструкция. Тем не менее, чтобы пиролизный котёл, сделанный своими руками, работал как нужно необходимо, чтобы в топливе было не более 30 процентов дополнительных компонентов. Также к недостаткам пиролизной системы можно причислить высокую стоимость покупки.
Но её можно значительно снизить, если создать устройство своими руками по чертежам и схемам. В пиролизный котёл, сделанный своими руками по схемам и чертежам нельзя класть непросушенную древесину. Дело в том, что при высокой влажности пиролизной реакции не происходит.
Даже при малом проценте резко падает КПД.
Это происходит потому, что тепловая энергия превращается в пар. Необходимость подключения к сети объясняется тем, что устройство должно иметь вентилятор. Именно он позволяет обеспечить принудительную тягу пиролизному котлу, сделанному своими руками по чертежам и схемам.
Чтобы создать пиролизный котёл своими руками, важно тщательно изучить схемы и чертежи. Именно по ним вы сможете подобрать конструкцию и максимально точно определить количество нужных для строительства материалов
На схеме и чертеже пиролизного котла отображены основные элементы, без которых невозможно построить конструкцию своими руками:.
Очень важно при изготовлении пиролизного котла своими руками придерживаться чертежей и схем. Дело в том, что это сложное устройство, в котором будут происходить высокотемпературные процессы
Поэтому малейшая ошибка может обратиться аварийной ситуацией. Для частного дома будет достаточно пиролизного котла, мощность которого составляет 40 кВт. Не стоит стремиться к большой мощности. Дело в том, что в таком случае конструкция становится значительно сложнее. Мало того, конечная стоимость также увеличивается. Выбор мощности пиролизного котла, который вы собираетесь создать, влияет на размер ключевых деталей на чертеже или схеме. От правильного подбора размеров зависит нормальное функционирование устройства.
Чтобы своими руками сделать конструкцию, работающую на основе пиролизной реакции по чертежам и схемам, необходимо запастись некоторым инвентарём.
Для воплощения задумки в жизнь, вам понадобятся следующие материалы и инструменты:. Именно это становится спусковым крючком для начала горения. Но для правильного процесса в камере должна поддерживаться оптимальная температура. В результате пиролизного горения получается дым, который абсолютно безвредный для окружающей среды.
Устройство длительного горения позволяет максимально использовать твердое топливо. В итоге остается совсем мало отходов. Потенциал древесины раскрывается лучше, выделяется больше тепла и можно отопить большие площади.
Суть процесса пиролиза
В пиролизных котлах на твердом топливе используются такие типы органики, которые при температурном разложении дают большой выход летучих горючих веществ. Такие котлы работают не только на дровах (и всех видах топлива из древесины, таких как пеллеты или топливные брикеты), но и на угле, вплоть до коксующихся марок, температура горения которых достигает очень больших значений!
тление топлива
Топливо в пиролизных котлах размещается на колоснике. После поджига загруженной партии топлива, закрывается плотная дверка и начинает работать дымосос. Вследствие этого в камере сгорания поднимается высокая, до 800 градусов температура, однако в ней отсутствует кислород из воздуха для обычного интенсивного горения. Вместо этого органическое топливо тлеет и обугливается, при этом выделяются летучие газы, преимущественно углеводороды.
Под действием конвекции летучие горючие газ поступают в подколосниковое пространство. Вместе с ними мигрирует и азот, находящийся в первично имеющемся воздухе в топке. Под решеткой колосника к смеси газов подмешивается кислород из вторичного контура подачи воздуха. Получившая смесь уже имеет способность к сгоранию. Она сгорает, выполняя полезную функцию (например, нагревая воду в теплообменнике), а кроме того выделившееся тепло поступает обратно к органическому топливу и поддерживает процесс тления.
