Пиролизный котел для отопления дома

Усредненные статистические данные определяют сезонную потребность в дровах для отопления дома площадью 200 кв. метров в пределах 19-26 кубометров, то есть около 5-6 кубометров в холодный месяц. При установке в таком доме пиролизного котла потребуется примерно 1,2 куб. метра. «Секрет» кроется в принципе работы данного отопительного оборудования, способного работать практически на любом твердом топливе.

Пиролизные котлы на древесном топливе

Устройство

На рисунке ниже показана условная схема устройства пиролизногокотла, работающего на древесине.

Схема строения пиролизного котла

Для практической реализации пиролизного эффекта в твердотопливном котле своими руками монтируют камеру сгорания (так называемую топку) с двумя отсеками:

1. Первый отсек является газифицирующей камерой, в обиходе называемой камерой загрузки, предназначенной для работы с загруженным древесным топливом. Здесь топливо пиролизуется, древесина разделяется на твердый углеобразный остаток и горючие газы.
2. Второй отсек предназначен для сжигания газообразной фракции, поступившей из камеры загрузки (камера дожигания).

Первичное сгорание древесного топлива происходит в диапазоне температур от 200 до 800 градусов по Ц. Фактически происходит медленное тление древесины, поскольку создан искусственный дефицит атмосферного кислорода. В процессе пиролиза генерируется летучая фракция, попадающая во второй отсек. Смешиваясь с вторичным воздухом, пиролизные газы сгорают. Часть выделяющегося тепла направляется для поддержания пиролизного процесса обратно в первый отсек.

Для предотвращения перегрева котла в теплообменник по специальному патрубку в процессе работы подается вода.

Принцип работы

Пиролизом называют разложение веществ на более простые составляющие при воздействии повышенной температуры. При разложении органических соединений в числе образовавшихся фракций присутствуют горючие газы, которые воспламеняются при смешивании с атмосферным кислородом. Удельная теплота сгорания пиролизных газов настолько высока, что позволяет их использовать для обогрева жилых помещений.

Отопительные устройства на пиролизном принципе действия должны обеспечивать два функциональных процесса: генерацию горючих газов, последующее их сжигание.

Из-за своих газогенерирующих функций отопительные устройства на твердом топливе также называют газогенерирующими котлами. Сухая перегонка твердого топлива происходит при температуре до 800 градусов С. Эти условия вполне обеспечиваются температурой сгорающей газовой фракции, то есть правильное устройство обогревателя, выполненного своими руками, позволяет параллельно подсушивать запасы топлива.

Алгоритм

• Закладка древесного сырья в загрузочную камеру;
• Выставление регулятора в режим горения до достижения определенной необходимой температуры;

• Прогрев топки;
• Перевод переключателя в пиролизный режим работы для прекращения свободного доступа воздуха в камеру;
• Начало медленного тления древесины с выделением СО в больших количествах;
• Подача газа в камеру дожигания;
• Обогащение газа кислородом;
• Сжигание пиролизного газа.

Процесс горения топлива в пиролизном котле

Преимущества и недостатки

К достоинствам пиролизных котлов относят:

• Возможность регулировки процесса горения в сторону увеличения продолжительности полного сгорания.

• Возможность обеспечения принципа автоматического регулирования параметров отопления и управления работой (по аналогии с газовыми и жидкотопливными котлами);
• Гарантированная экономичность горения, топливо сгорает полностью;
• Небольшое количество зольных отходов;
• Низкий процент выброса вредных газообразных веществ в окружающий воздух, так как на выходе дымовые газы представлены только смесью углекислого газа с паром. Да и самого углекислого газа выбрасывается втрое меньше, чем у печных аналогов обычного сжигания;
• Возможность использования неколотых дров.

Из недостатков можно отметить:

• Более высокая стоимость (практически в два раза) по сравнению с традиционными водогрейными твердотопливными котлами;
• Энергозависимость, вынуждающая эксплуатировать оборудование только в регионах с налаженной инфраструктурой;
• Особые требования к влажности закладываемого топлива;
• Существенные перепады мощности (до 40%) при возрастании и затухании выхода летучих фракций в процессе пиролиза заложенного топлива;
• При малых нагрузках нестабильное горение;
• Образование дегтя в газоходе;
• Соблюдение температурного режима для обратной воды во избежание выпадения конденсата.

Виды топлива

Теоретически пиролизный котел способен работать на любом традиционном органическом твердотопливном компоненте:

• кокс, бурый или каменный уголь;
• древесина – от дров до пеллет;
• торф;
• древесные отходы.

Виды топлива для пиролизного котла

Для каждого вида топлива определено время полного сгорания:

• у дров из мягкой древесины – не более 5 часов;
• у твердой древесины – не более 6 часов;
• бурый уголь сгорит за 8 часов;
• каменный уголь горит дольше всех – 10 часов.

Несмотря на такое расхождение в показателях продолжительности полного горения, наиболее выгодными для применения в пиролизномкотле считается древесина. В чертежах по изготовлению газогенерирующих обогревателей своими руками ориентируются на поленья следующих размеров: диаметр – 200 мм, длина – 400 мм.

При использовании древесных брикетов оптимальным является размер 300х30 мм.

Требования к древесине

Пиролизные системы очень чувствительны к изменениям влажности топлива. Избыток влаги провоцирует выделение большого количества пара. В результате снижаются тепловые характеристики отопительного оборудования, падает мощность котла вплоть до остановки работы. Взаимосвязь теплоты сгорания топлива от влажности древесины показана на графике ниже.

График зависимости теплоты от влажности древесины

Ухудшение работы сопровождают дым и копоть. Для нормального функционирования котла рекомендуемая влажность древесного топлива –не более 45%. Оптимальная цифра для влажности – 20%.

Изготовление своими руками

Котлы, работающие по пиролизномупринципу, заняли прочное место на рынке отопительного оборудования. Но сравнительно высокая стоимость котла вынуждает народных умельцев изготавливать газогенерирующие устройства своими руками в домашних условиях. Технически грамотные специалисты, получившие в обиходе статус «мастеров-самоделкиных», самостоятельно разрабатывают чертежи изделия и делают тепловые расчеты. На их практическом опыте основаны некоторые универсальные рекомендации для желающих изготовить для собственных нужд пиролизный котел.

Заготовка корпуса пиролизного котла

Инструмент и материал

Типовые материалы и инструменты для изготовления котла своими руками:

• Сталь листовая толщиной 4 мм. Для агрегата мощностью 45-55 кВт потребуется 3 листа 1250х2500 мм;
• Сталь листовая толщиной 2 мм или сталь оцинкованная (для конвекционного кожуха), потребность – 2 листа размерами 1250х2500 мм;
• При наличии деловых отходов от ранее выполненной работы можно воспользоваться трубами диаметрами от 32 до 159 мм, профильными трубами прямоугольного сечения 60х30 мм и 80х40 мм, стальной полосой шириной от 20 до 80 мм толщиной 4-5 мм;
• Стальные прутья;
• Кирпич шамотный;
• Шнур асбестовый;
• Комплекты крепежа (болты, гайки, шурупы);
• Электроды сварочные – 10 кг;
• Круги отрезные и шлифовальные – не менее 25 штук диаметрами от 125 до 230 мм;
• Вентилятор центробежный. В зависимости от заданных параметровконструкциив чертежахподбирается соответствующая производительность вентилятора;
• Блок автоматики для регулировки температуры.
• Электродрель, болгарка;
• Сварочный аппарат (лучше постоянного тока).

Этапы

• Приобретение материалов согласно спецификации рабочих и сборочных чертежей;
• Раскрой листового материала на заготовки для элементов кожуха котла, деталей камер газификации и дожигания;
• Выполнение в листовых заготовках отверстий для труб;
• Предварительная сборка на сварочных прихватках обеих камер;
• Установка труб в предварительно вырезанных рабочих отверстиях;
• Изготовление из стальных прутьев колосниковой решетки по месту предварительной сборки и последующая ее установка в камере;
• Окончательная обварка собранной конструкции камер и труб внутреннего назначения;
• Обшивка полученной конструкции листовым материалом в соответствии с чертежами кожуха. Специалисты рекомендуют пользоваться временными распорками, чтобы свести к минимуму деформации кожуха при сварке;
• Укладка шамотного кирпича в камерах;
• Изготовление по месту загрузочной дверки, подгонка крепления ее к кожуху, навешивание дверки;
• Монтаж труб с внешней стороны кожуха (подача воздуха, дымосос);
• «Косметические работы»: зачистка швов, покрытие внешней поверхности котла грунтовкой и слоем термостойкой краски;
• Установка центробежного вентилятора.
• Установка и подключение блока автоматики для управления работой собранного изделия.

Требования

1. К изготовлению колосниковых решеток своими руками следует отнестись с особым вниманием, поскольку их оптимальные размеры существенно влияют на качество работы двухзонной топки;
2. Для создания условий эффективного прогорания топлива необходима облицовка огнеупорной футеровкой внутренних поверхностей камер загрузки и сгорания изделия;
3. Металлический корпус котла необходимо устанавливать на бетонное основание на расстоянии от стены не менее 20 см;
4. Рекомендуется укладка своими руками металлического листа толщиной 1,5-2,0 мм перед топкой котла.

Мифы и реальность. Видео

Всю правду и домыслы про пиролизный котел расскажет автор этого видеоролика.

Пиролизные бытовые котлы, собранные своими руками, получили высокий рейтинг среди владельцев частных построек. Они надежны и эффективны в работе. Однако для полноценной работы необходимо обеспечить энергонезависимость обогревателя, подстраховавшись на случаи отключения электроэнергии в районе расположения дома. При частых отключениях энергоподачи владельцы дополнительно к котлу устанавливают генератор или ИБП.

Размещение пиролизного котла, изготовленного своими руками, в специальном помещении