Принцип работы твердотопливных пиролизных котлов

Как сделать своими руками?

Изготовление пиролизного котла своими руками вполне возможно, только требуется составить детальные чертежи самодельного аппарата, провести всесторонний расчет и подготовить схему подключения. Камеры сгорания разделяют колосниковой решеткой, внизу сжигают твердое топливо и остатки его, а наверху – полученные при пиролизе газы. В промышленных условиях применяют и другие конструкции, но для самодеятельных мастеров лучше выбирать самое простое решение. Готовые фирменные изделия стоят минимум 36 тысяч рублей, при этом способны обогреть только до 100 кв. м.

Выполненная своими руками работа обойдется дешевле примерно на 25-30%.

Для этого понадобятся:

• аппарат сварочный с 3 или 4 пакетами электродов;
• УШМ малого размера;
• электрическая дрель;
• трубы диаметром 5,7 см при толщине стенок 0,35 см;

• трубы диаметром 15,9 см, толщина – 0,45 см.
• профиль трубчатый 3х6 см, стенка 0,2 см;
• профиль трубчатый 4х8 см, стенка 0,2 см;
• стальные полосы;
• железные листы;
• шамот.

При любой возможности стоит сформировать 3D эскиз внутренней аппаратуры, тогда представление станет четче, работа упростится

Важно: нарезка металла болгаркой не может дать достаточно ровного среза. Плата за рубку его гильотиной, в том числе при сооружении котла из баллона – совершенно необходима и оправдана

После сборки камер сзади к ним приваривают воздухоотводы и стенки. Удобно делать дымовой канал из швеллера, но никто не запрещает использовать и профильную трубу; надо только в ней подготовить отверстия для вентиляции.

Следующим шагом становится формирование отверстия под воздушную трубу и приваривание патрубка. Для связи этой трубы с котлом используют профиль 2х2 см трубчатого сечения. Теплообменник формируют из профиля 5,7 см – его нужно нарезать на однородные фрагменты, выставить на пластину и прикрепить по периметру сваркой. Потом приваривают к котлу сам теплообменник и подготавливают дроссельную заслонку. Настает время приваривать фронтальную стенку, но в ней уже должны быть проемы для ввода и выброса воздуха.

Продолжается сборка привариванием крышки и борова, только после этого собирается внутренняя часть котла. К сведению: на этом этапе уже можно при помощи УШМ, напильника или щетки из металла выровнять места, подвергшиеся сварке. Скрепление кожуха с уголками достигается при помощи мелких отверстий, которые приваривают. Далее приходит очередь теста на герметичность, в ходе его котел впервые заполняется водой. Крышка, поставленная сверху, должна быть утеплена; контроль воздушных заслонок обеспечивается при помощи резьбовых шпилек.

Когда котел закрыт полностью, монтируют петли и дверцу (лучше всего чугунную); футеровка рекомендуется из кирпича

Важно: футеровать следует и низовую камеру, для этого применяют огнеупорный материал. Он отрезается и стачивается для максимально плотного прижатия камеры

Нужно уделять внимание точному соответствию размеров заслонки предъявляемым по проекту требованиям

Повысить эффективность действия котла помогают турбинные аппараты, создающие вихри. Они не только делают передачу тепла лучше, но и способствуют очистке труб от различных засоров. До окончательного запуска устройства в работу следует убедиться еще раз в герметичности швов. Теперь вода подается под давление 3 или 4 бар. Создать его поможет особый аппарат – опрессовщик.

Чтобы позднее котел работал нормально, он должен быть оснащен группой безопасности – как минимум манометром, устройством для сброса давления и отводом воздуха. Систему настраивают на самостоятельный сброс при превышении давления 3 бар

Внимание: нельзя устраивать любые тесты для пустых котлов, тем более при отсутствии термометра. Проверка подразумевает выкладку бумаги и 2 или 3 поленьев

Как только все дерево будет охвачено огнем, заслонку перекрывают, чтобы запустить столь нужный пиролиз. Снизу смотрят, когда появится факел. Сразу после этого отсчитывают время до закипания теплоносителя. Когда оно происходит, отключают вентилятор и тем самым гасят факел. Лишь безупречное прохождение всех этапов такого теста позволяет применять самодельный котел для отопления.

Специалисты считают, что лучше всего использовать для пиролизного котла колосники из чугуна. Вместо баллона неплохой заготовкой может послужить ненужный стальной сейф. Там как раз сталь вполне крепкая и надежно защищена от разрушения при высокой температуре. Повысить площадь теплообмена поможет добавление контура из труб. Внизу ставят огнеупорный кирпич, чтобы улучшить проникновение воздуха по углам.

2 Конструкция самодельного агрегата и расчет материалов

Пиролизный котел своими руками делают преимущественно с верхней загрузочной топкой, под которой находится камера газификации. Она проще в изготовлении, у нее хороший КПД. Если имеются некоторые инженерные навыки, можно внести изменения в готовый чертеж, но внутренние размеры оставляют прежними или с незначительными коррективами. Топки лучше сделать одинаковыми по ширине и длине, отличия только по высоте.

Чтобы подсчитать, подойдет ли аппарат по мощности, исходят из такого правила: каждые 10 м2 помещения требуют 1 кВт энергии. Значение умножают на коэффициент 1,2, но на практике его увеличивают до 1,5, поскольку не всегда имеется качественное топливо. Если, к примеру, исходить из того, что аппарат выдает 20 кВт, то он способен обогреть 200 м2 площади, но с учетом запаса – 130 м2. Котел такой производительности доступен для самостоятельного изготовления, с большей мощностью требуется применение особой жаропрочной стали большой толщины. Сварить ее в домашних условиях трудно.

Водяная рубашка функционирует под давлением, что требует высокого качества швов. Основной фактор, препятствующий этому – горячие и холодные трещины, что образуются вследствие высокой разницы температур на относительно небольшой протяженности изделия. Чтобы уменьшить отрицательные последствия, используют несколько технологических приемов:

• металл нарезают, плавно подавая режущий инструмент, чтобы предохранить кромки от перегрева;
• сварку проводят в мягком режиме, уменьшив требуемый ток на 20–25 %;
• шов проходят без боковых колебаний с высокой скоростью;
• подкладывают толстый металл для быстрейшего остывания.

Конструкции многих пиролизных котлов не предусматривают использование воды как теплоносителя. Тогда обменник не герметизируют, по его трубам в помещение поступает горячий воздух, а приток холодного – от пола. Подобное решение имеет свои преимущества, особенно для дачников, которые изредка наведываются в загородный дом. Тогда нет риска размораживания системы.

Существенно понизить стоимость самодельной установки можно, правильно подобрав металл, а также оборудование. Необходимые материалы, их характеристики приведены в таблице:

Из инструментов, кроме сварочного аппарата, понадобятся болгарки с возможностью установки дисков диаметром 230 и 125 мм. Кругов требуется 10 штук больших и 5 маленьких. Применение УШМ для резки металла не обеспечивает точности, что потом сказывается на качестве швов. Лучше заказать изготовление с использованием гильотины в мастерской. Пригодится электрическая дрель. Возможно, во время работы возникнет необходимость прикупить еще какой-то материал, но это решается.

Установка пиролизных котлов

При монтаже системы отопления нужно помнить, что пиролизные котлы нельзя ставить в жилых помещениях, кроме потенциальной опасности для здоровья несоблюдение этого требования грозит еще и штрафом от соответствующих служб. Поэтому обустройством котельной следует озадачиться заранее. При самостоятельной установке котла необходимо обязательно соблюдать правила пожарной безопасности:

• соблюдать расстояние до стен котельной (не менее 30 см);
• оборудовать негорючий фундамент (бетонный или асбестовый), не связанный с основным покрытием пола котельной;
• обеспечить хорошую систему вентиляции котельной, т. к. для хорошей работы пиролизника необходим приток свежего воздуха;

• хорошенько заизолировать дымоход (например, обернуть минватой и фольгой) во избежание возгорания крыши котельной;

Придерживаясь этих простых правил, вы не только избежите неприятностей, но и обеспечите качественную работу вашего пиролизного котла, собранного своими руками.

Сколько будут стоить материалы и запчасти

Сколько точно будет стоить пиролизный котел, сделанный своими руками, зависит от требуемой мощности и выбранной конструкции. Однако, если покупать жаростойкую сталь, колосники, делать футеровку, ставить автоматику (пусть и недорогую), сумма набегает 850-1200$. Это затраты на материалы и компоненты, но с самостоятельной сваркой. Они озвучены теми, кто уже пиролизник сварил и использует. Если за сварку придется платить, то расходы надо удвоить.

Как видим, в случае владения сваркой, экономия есть, но далеко не самая большая. Можно найти готовые варианты твердотопливный пиролизных котлов за 1500$. Хотя, как известно, дешевый товар имеет низкую цену не просто так. На чем-то там сэкономили. И даже можно предположить на чем: на футеровке. Именно секреты предохранения стенок топки от перегорания берегут производители больше всего, и тратят на исследования в этой области большие деньги. Потому качественное оборудование и стоит больших денег.

Пиролизный котел с верхней камерой

В свою очередь, при пиролизе создаются определённые условия, при которых твёрдое топливо горит очень медленно с большим выделением тепловой энергии. Это было достигнуто за счёт сгорания топлива в условиях недостачи кислорода. Результатом такого горения является разложение топлива на уголь и горючие газы. Если не углубляться в сложные процессы, то смысл работы будет заключаться в следующем:

• пиролизное устройство состоит из двух металлических корпусов схожей формы, но различного диаметра соединённых между собой с помощью сварки;
• внешним кожухом служит корпус больших размеров, а топкой меньшая конструкция;
• в полученное между ними пространство заливается вода, которая является основным теплоносителем;
• меньшее изделие тоже разделено на несколько частей за счёт воздушного распределителя — одна часть предназначена для сгорания топлива, а другая для дожига пиролизных газов;
• воздушный распределитель напоминает телескопическую трубу с лопастями на конце, для равномерного распределения газов, выделяющихся, в процессе горения топлива;
• с другой стороны воздушного распределителя в область горения топлива подаётся кислород;
• в процессе прогорания топлива распределительное устройство начинает опускаться, и кислород подаётся на следующий уровень;
• контроль процесса работы пиролизного котла производится в автоматическом режиме за счёт специальных приборов, подключённых, к сети электрического тока.

Для обеспечения максимального эффекта горения важно учитывать температуру воспламенения древесины и степень её влажности, которая, испаряясь, в значительной мере влияет на качество работы пиролизного котла

Пиролизный котел своими руками: правила и нюансы

Пиролизный котел своими руками

Для того, чтобы установить пиролизный котел своими руками, сохраняя при этом все его рабочие качества, необходимо основываться на точный чертежах  и вычислениях. Неправильно собранный котел, смонтированный по некомпетентной схеме, не только будет плохо выполнять свои функции, но еще и представит угрозу безопасности окружающей среде и Вам в первую очередь.

Правила сборки пиролизного котла своими руками:

• Вашей первоочередной задачей, перед стартом сборки, становится обязательное ознакомление с чертежами, планами и схемами. Они помогут определить количество необходимого материала для работы, а также уберегут Вас от возможных аварийных ситуаций;
• Проверьте наличие основополагающих элементов, без которых невозможна собственноручная сборка пиролизного котла. Это: регуляторы, отверстия для воздуха, дымовые каналы, трубы для отвода воды, камера сгорания, трубы для подачи воды, а также вентилятор;
• Учтите, что если Вы предполагается отапливать стандартный загородный дом, Вам вполне подойдет пиролизный котел мощностью 40 кВт, а если Вы владелец совсем небольшого коттеджа, то хватит и 30 кВт-ного котла. Устанавливать супер мощные котлы нет смысла, так как и небольшое устройство, прекрасно утеплит помещения, в то время как огромные агрегаты будут стоить больших денег, и потребуют значительных затрат;
• Не лишним будет заготовка необходимых инструментов для монтажа котла. Чтобы Вам не пришлось лишний раз бегать в строительный магазин, приготовьте все нужное сразу. Для установки пиролизного котла своими руками, Вам потребуется вот такой вот инструментарий: болгарка, шлифовальные круги, сварочный аппарат, электрическая дрель, трубы различного диаметра электроды, вентилятор, полосы стали, термодатчик, металлические листы

Учтите, что сборка пиролизного котла своими руками долгий и кропотливый процесс, поэтому будьте готовы к возможным сложностям. Однако, тщательно подготовившись к процессу, Вы значительно снижаете риск возникновения неожиданных проблем.

После того, как все правила соблюдены, нужная схема выбрана, пора приступать к непосредственной сборке. Поэтапно собирая устройство, следите за выполнением следующих нюансов:

• В отличие от обычных котлов, отверстие для помещения дров в топку, должно быть расположено несколько выше;
• Обязательно проверьте наличие ограничителя, который фиксирует подачу воздуха в котел. Его оптимальные размеры – 70 мл в сечении и длина, превышающая размеры корпуса;
• Диск, привариваемый к ограничителю, должен быть изготовлен из нержавеющей стали, и располагаться внизу всей конструкции;
• Отверстие для подачи твердого топлива лучше всего желать прямоугольной формы. Для пиролизного котла такая форма является оптимальной;
• Дверца должна плотно и надежно закрываться, необходима специальная накладка, которая будет плотно фиксировать закрытие;
• Заранее предусмотрите, а затем не забудьте выполнить специальное отверстие, с помощью которого Вы будете удалять накопившуюся золу;
• Труба для теплоносителя должная быть не прямой, а слегка изогнутой. Такая форма необходима для повышения теплоподачи;
• Расположение вентиля должно быть удобным и доступным. Благодаря нему Вы будете контролировать процесс поступления воздуха в топку;
• Первый запуск. После того, как вы закончили сборку и монтаж пиролизного котла своими руками, проведите пробный запуск устройства. При помощи специального оборудования, проверьте безошибочность эксплуатации на всех этапах, и убедитесь, что в котле не скапливается угарный газ. Только после этого, можно полноценно вводить котел в работу

Техника безопасности

При установке самодельного котла соблюдаем следующие важные правила:

• для установки отопительного агрегата нужно выделить отдельную котельную;
• в котельной нужно оборудовать эффективную вентиляционную систему. Минимальная площадь воздуховодного отверстия – 100 см2;
• расстояние между агрегатом и любыми другими поверхностями и предметами должно быть больше 20 см;
• перед топкой котла укладываем на пол стальной лист толщиной не менее 3 мм;
• котел устанавливаем на предварительно обустроенное кирпичное либо бетонное основание;
• дымоотводящую трубу нужно качественно утеплить. Без теплоизоляции процессы образования конденсата, копоти и прочих неприятностей будут более интенсивными. Это отрицательно скажется на эффективности оборудования и сроке его службы.

В завершение выполняется проверка КПД котла. Для этого достаточно сделать тестовую загрузку топлива. Если выходящий дым не будет иметь угарного запаха, значит с КПД котла все в порядке и его можно использовать для обогрева дома безо всяких опасений.

Ассортимент

Продукция представлена широко, т. к. извлечение пиролизного газа известно довольно давно и технология апробирована в химической промышленности. Как правило, большинство крупных производителей котельного оборудования имеют, в том числе, и линейку котлов длительного горения. В таблице ниже мы указали наиболее востребованное отопительное оборудование российских, украинских и немецких производителей. Перед рассмотрением конкретной модели настоятельно рекомендуется провести расчет мощности котла с помощью нашего небольшого онлайн-калькулятора.

Предлагаем вам посмотреть небольшое видео о работе котлов Траян.

Немного визуализации работы пиролизных котлов Будерус – на ролике ниже.

И еще о довольно популярных котлах от ТеплоГаранта – Буржуй К.

Да, кстати, есть модели, которые рассчитаны на работу с разным топливом. Это может быть уголь, торф и даже пеллеты. Использование пеллетных котлов позволяет в значительной мере автоматизировать процесс подачи топлива.

Как сделать своими руками котел твердотопливный длительного горения чертежи и схемы

Перед тем, как начать изготовление котла, необходимо определиться с его конструкцией. Ее выбор зависит от назначения агрегата. Если он предназначен для отопления небольшого хозяйственного помещения, гаража или дачного домика, то делать в нем водяной контур не обязательно. Обогрев такого помещения будет происходить непосредственно от поверхности котла, путем конвекции воздушных масс в помещении, как от печи. Для большей эффективности можно устроить принудительное обдувание агрегата воздухом при помощи вентилятора. При наличии системы жидкостного отопления в помещении, необходимо предусмотреть устройство в котле контура в виде змеевика из трубы или другой аналогичной конструкции.

Схема подключения твердотопливного котла к системе отопления

Выбор варианта зависит и от типа твердого топлива, которое нужно будет использовать. Для отопления обычными дровами требуется увеличенный объем топки, а для применения мелких топливных гранул можно устроить специальную емкость, из которой гранулированное топливо подается в котел автоматически. Для изготовления котла твердотопливного длительного горения своими руками, чертеж можно взять и универсальный. Он подойдет для любого вида используемого твердого топлива.

Чертеж твердотопливного котла длительного горения мощностью 25/30/40 кВт

Расскажем пошагово, каким образом и из каких деталей можно сделать котел отопления на твердом топливе длительного горения по предложенной схеме:

• подготовим место, где будет установлен будущий агрегат. Основание, на котором он будет стоять, должно быть ровным, прочным, жестким и огнеупорным. Лучше всего для этого подойдет бетонный фундамент или толстая чугунная либо стальная плита. Стены нужно обить тоже огнеупорным материалом, если они деревянные;
• собираем весь необходимый материал и инструменты: из которых нам понадобиться аппарат для электродуговой сварки, болгарка и рулетка. Из материалов: листовая 4-мм сталь; 300 – мм стальная труба со стенками 3 мм, а также другие трубы 60 и 100 мм диаметром;

• для того, чтобы изготовить котел на твердом топливе длительного горения, нужно из большой 300 – мм трубы вырезать кусок длиной 1 м. Можно и немного меньше, если в этом есть необходимость;
• из стального листа вырезаем дно по диаметру трубы и привариваем его, снабдив ножками из швеллера длиной до 10 см;
• распределитель воздуха выполняем в виде круга из листа стали с диаметром на 20 мм меньшим, чем труба. В нижнюю часть круга приваривается крыльчатка из уголка с размером полки 50 мм. Для этого можно использовать и швеллер аналогичного размера;
• сверху в середину распределителя привариваем 60 – мм трубу, которая должна быть выше котла. В середине диска распределителя прорезаем отверстие по трубе, так, чтобы был сквозной туннель. Он нужен для подачи воздуха. В верхней части трубы врезается заслонка, которая позволит осуществлять регулировку подачи воздуха;

Схематическое изображение устройства котла, работающего на твердом топливе

• в самой нижней части котла изготавливаем небольшую дверку, снабженную задвижкой и петлями, ведущую в зольник для удобства удаления золы. Сверху в котле прорезаем отверстие для дымохода и привариваем в это место 100 – мм трубу. Вначале она идет под небольшим углом вбок и вверх на 40 см, а потом строго вертикально вверх. Проход дымохода через перекрытие помещения должен быть защищен по правилам противопожарной безопасности;
• заканчиваем сооружение котла отопления на твердом топливе длительного горения изготовлением верхней крышки. В ее центре должно быть отверстие для трубы распределителя потока воздуха. Прилегание к стенкам котла должно быть очень плотным, исключающим попадание воздуха.

Чертеж с размерами для создания твердотопливного котла своими руками

Полезный совет!Чтобы разжечь, изготовленный своими руками, котел твердотопливный длительного горения, чертеж которого был представлен выше, необходимо: снять крышку и поднять регулятор, заполнить котел топливом доверху и облить его горючей жидкостью, все поставить на место и бросить горящую лучину в трубу регулятора. Когда топливо разгорится, снизить поток воздуха до минимума, чтобы оно начало только тлеть. После этого произойдет возгорание пиролизного газа и котел запустится.

Виды пиролизных устройств, характеристики

Котлы на основе пиролиза различаются по своему строению. Так, существуют:

Камера дожига сверху. Встречается редко. Преимущества конструкции в том, что дымовой газ беспрепятственно проходит в камеру дожига, а после догорания сразу попадает в дымоход для дальнейшего охлаждения. Среди минусов — расположение дымовой системы неэкономичное, так как изначально требуется больше расходного материала для изготовления подобной конструкции.

Фото 2. Пиролизный котел с нижней камерой дожига. Стрелками указаны составные части устройства.

Камера дожига снизу. Самый распространённый и наиболее комфортный тип конструкции. Пользователю удобно закладывать дрова, так как камера находится не на полу. А также камера имеет прямой выход в нижний дымоотвод, а оттуда — в дымоход. Однако подобная конструкция имеет также свои недостатки. Так, из загрузочного отсека зола засоряет вторую камеру, поэтому её чаще чистят. Кроме того, нужно обеспечивать усиленную тягу, чтобы дым продвигался вниз.

А также пиролизные котлы различаются по типу используемой тяги:

1. Естественная тяга. Нет необходимости в электрике. Однако для эксплуатации нужен довольно высокий дымоход с мощной естественной тягой, что будет стоить дорого.
2. Принудительный наддув и тяга. Котёл становится энергозависимым, впрочем, повышается скорость выхода на режим. Такой агрегат оснащается вентиляторами и дымососами, которыми управляет автоматика — полностью пропадает зависимость от погодных условий и повышается эффективность горения. Этот тип топки может работать с максимальным уровнем КПД на протяжении 4—5 часов, а это на 20% больше, чем у котла с естественной тягой.

По способу отопления выделяют два типа пиролизных устройств:

• Для водяного отопления. В качестве теплоносителя выступает вода, которая нагревается в теплообменнике, затем разливается по трубам в радиаторы. Температура поддерживается за счёт постоянной циркуляции.
• Для воздушного отопления. В бытовых условиях используется значительно реже. Зачастую применяют для обогрева хозяйственных построек или на производствах. Тепловая энергия распределяется в помещении с помощью тёплых воздушных масс. Они прогреваются в результате сгорания сырья. Тепло распределяется посредством алюминиевых труб и нагнетателей. Такая система управляется автоматикой, поэтому владелец с лёгкостью может настроить её в соответствии со своими потребностями.

Как выбрать такой прибор

При выборе агрегата на основе пиролиза обращают внимание на его ключевые характеристики:

Качество корпуса. Раньше корпус топки изготавливали преимущественно из чугуна.

Теперь производители выпускают цельносварной корпус из листового материала.

Главное здесь — его толщина.

Она зависит от мощности котла:

• 15—65 кВт: внутренние конструкции 5 мм, наружные — 4 мм;
• 75—110 кВт: внутренние — 6 мм, внешние — 5 мм;
• 135—195 кВт: внутри — 8 мм, снаружи — 6 мм;
• 200 кВт и более: внутренние составляющие — 10 мм, наружные — 8 мм.

Мощность. Этот показатель зависит от отапливаемой площади. Существует множество методик определения мощности. Самый простой и оптимальный среди них — брать за основу 1 кВт на 10 квадратных метров отапливаемой площади.

Специалисты рекомендуют агрегат с 10% запасом мощности. Так, для помещения на 120 метров квадратных подойдёт котёл на 16 кВт. Если площадь территории 160 метров квадратных, мощность устройства должна составлять не менее 18 кВт, и далее по такому же принципу.

Справка. Если высота потолков в отапливаемом помещении превышает 3 м, для каждого дополнительного метра добавляется мощность котла на 1—3%.

Энергоэффективность. Обозначает соотношение полезной теплоты, которая была израсходована, с объёмом затраченного сырья. Этот показатель зависит в основном от топлива. Так, для эффективного прогревания необходимы исключительно сухие расходные материалы.

Впрочем, учитывают также объем загрузочной камеры, которая вмещает дрова до 60—65 см. Кроме этого, обе камеры покрывают специальным слоем керамобетона — он поддерживает подходящую температуру внутри. В результате топливо сжигается более качественно и эффективно.

Важно! Оптимальным считается котёл, который обеспечивает не менее 10 непрерывных часов горения сырья и служит бесперебойно на протяжении 20 лет. Стоимость

Пиролизные котлы стоят дороже других типов отопительных котлов. Однако и здесь есть варианты. Так, отечественные в 2—3 раза дешевле импортных, а по характеристикам не уступают заграничным аналогам

Стоимость. Пиролизные котлы стоят дороже других типов отопительных котлов. Однако и здесь есть варианты. Так, отечественные в 2—3 раза дешевле импортных, а по характеристикам не уступают заграничным аналогам.