Пиролизный котел своими руками

Особенности конструкции и принцип работы котла

Особенности конструкции и принцип работы котла


Топочная камера такого агрегата делится на два отсека. Первый выполняет функции загрузочной камеры. В нем происходит пиролиз. Второй отсек представлен камерой сгорания, в которой догорают газообразные продукты, образующиеся по ходу пиролизации топлива. В отсек сгорания поступает вторичный воздух, благодаря чему удается достичь минимального забора тепла из загрузочного отдела и в целом повысить эффективность обогрева.

Рассмотренные выше камеры разделяются топливным колосником. Во время горения воздух движется через загруженное топливо сверху вниз. Такое верхнее дутье — одно из ключевых отличий рассматриваемого оборудования от других существующих отопительных агрегатов.

Схема работы

Топки котла конструируются так, что в них создается увеличенное аэродинамическое сопротивление. Непосредственно работа топок организована с использованием принудительной тяги. Для ее обеспечения применяется вентилятор либо водонасос.

Агрегат, как уже отмечалось, топится древесиной. Работа построена на принципах температурного разложения материала. Под воздействием ряда факторов топливо разлагается на газообразные продукты и древесный уголь. Эти процессы происходят в загрузочном отделе. Температура в камере поднимается до очень высоких значений, а кислород же, при этом, находится в дефиците. Подобные условия и лежат в основе рассматриваемой технологии.

Принцип работы пиролизного котла

Выделяющийся в процессе работы котла газ переходит во вторую камеру. Там он перемешивается с вторичным воздухом, а затем сгорает при достижении температуры порядка 1200 градусов. Газ отдает все тепло и выходит через дымоотводящую трубу уже остывшим, т.е. энергия расходуется максимально эффективно.

Основные элементы пиролизного котла

В процессе работы котла образуется очень мало золы, что делает уход за оборудованием более простым и удобным.

Современные пиролизные котлы спокойно работают на одной загрузке топлива около суток, иногда даже дольше. Они имеют увеличенную в размерах загрузочную камеру. В целом коэффициент полезного действия такого оборудования заметно превосходит КПД других котлов.

Некоторые отходы современное отопительное оборудование способно утилизировать самостоятельно, что положительным образом сказывается на его экологичности. Однако при всех своих преимуществах пиролизные котлы имеют и определенные недостатки. Прежде всего, это довольно большие размеры и необходимость подключения к электросети при наличии автоматики.

Что такое пиролизный котёл?

Пиролизный котёл – это экологически чистый аппарат, который служит для отопления помещений.

Вы будете довольны выбором пиролизного котла, если ваши требования при изготовки простого отопительного прибора:

  • демократичность ценовой категории;
  • неприхотливость в использовании (не нужно засыпать сырьё каждые 3 часа);
  • незамысловатая изготовка;
  • лёгкость в управлении;

Пиролизный котёл (заводского изготовления) являет высокотехнологичная конструкция, которая состоит из:

  • вентилятора;
  • насосы;
  • отсеки для воды;
  • отверстий и заслонок для твердого топлива;
  • автоматизированного электрического пульта управления;
  • отсека для дров;
  • проёма для сбора шлака и т. д.

Пиролизный котел от производителя Конечно, эти котлы разработаны из чугуна, покрыты термоплиткой и автоматика управления на высшем уровне, но и стоимость согласитесь высокая. Плюс при поломке вы будете думать за что хвататься (хотя гарантия производителя на них большая), но на всё есть исключения.

Другое дело, котёл, сделанный своими руками. Это всего – то стальной короб с дымоотводом и вентилятором. В нём находятся камеры для топлива и воздуха.

В пиролизном котле применяется вода и электрика. Но электрика всего лишь для подключения вентилятора, а воды не надо много и менять часто её не требуется. Жидкость то испаряется. Вы можете засыпать в него что попало: мусор, хворост, дрова, железные банки и т. п.

И хотя, вентилятор делает устройство энергозависимым – он является важным фактором для обеспечения максимального эффекта горения. Устройство регулирует подачу воздуха в отсеки котла.

Пиролизный котел, изготовленный своими руками

Составляющие самодельного пиролизного котла:

  • короб с отсеками из стали;
  • дымоотводная труба;
  • температурные датчики;
  • вентилятор;
  • трубы для воды;
  • шлаковый отсек и т. д.

Подробные элементы оборудования и как соорудить пиролизный котёл самому – описаны ниже.

Подходящие отходы для переработки


Преимущество пиролизных установок в том, что они пригодны для безопасной утилизации широкого спектра материалов, включая трудноразлагаемые вещества.

  • ТБО: бумага, пластмасса, стекло, кости и т.д;
  • отходы деревообработки: щепки и опилки;
  • пластик и полимерсодержащие отходы (бутылки, полиэтиленовые пакеты);
  • иловые слои, образующиеся в коллекторах и канализациях;
  • сланец и торф;
  • автомобильные покрышки, резиновые отходы;
  • отходы аграрно-промышленного комплекса;
  • сельскохозяйственные отходы (шелуха зёрен, скорлупа орехов и т.п.);
  • отходы медицинских учреждений
  • нефтешламы;
  • растительные отходы, включая водоросли.

Пиролизный котел с нижней камерой

Схема пиролизного котла длительного горения с нижней камерой догорания древесного газа несколько сложнее и его изготовление потребует немного больше затрат и усилий.

Прежде всего нужно уяснить, что котлы такого типа тоже бывает двух видов: с наддувом и с дымососом. Не вдаваясь в подробности физики и теплотехники, обозначим принципиальное отличие.

В первом случае в камеру догорания вторичный воздух нагнетается при помощи вентилятора. Это создает в камере избыточное давление (выше атмосферного). К достоинствам  такой конструкции можно отнести то, что вентилятор вам подойдет любой, хоть компьютерный кулер и можно совместить топку с камерой дожига, т. к. при помощи наддува можно обеспечить достаточно большой объем избыточного воздуха. Однако это «достоинство» можно рассматривать и как недостаток, т. к. оно не позволяет поднять КПД котла выше 80–82%. Под давлением часть воздуха просто не попадает в середину процесса горения, потому топливо сгорает не полностью. Плюс к этому, из-за избыточного давления, некоторая часть пирогазов просто не успевает сгорать и улетает в дымоход в чистом виде, поэтому обеспечить КПД 90% практически невозможно. И самое главное, если наддув будет слишком сильным такой котел может взорваться.

Пиролизый котел с нагнетанием воздуха

Во втором случае при помощи вытяжного вентилятора создается недостаточное давление (ниже атмосферного), поэтому наружный воздух, повинуясь силе Кориолиса, попадает прямо куда надо, ввинчивается в самый центр горения. Прирогазы сгорают полностью, котел работает во всю мощь и способен выдавать КПД 90%, а иногда даже больше.

Котлы с нижней камерой сгорания гораздо сложнее конструктивно. Один из них, который сделан своими руками мастером-сварщиком, продемонстрирован в видео.

Устройство и принцип работы

Особенность пиролизного котла представляет топка. Она разделена на несколько отделов. Первый предназначен для сгорания древесины, кислорода должно быть недостаточное количество. Второй отдел котла служит для сгорания выделяемого газа. Отделения топки разделяются решеткой – колосником. Основное отличие конструкции — в направлении воздушных масс. Они идут вниз. В пиролизном котле для отопления создано сопротивление, оно мешает воздуху свободно двигаться в выбранном им направлении движения. Следовательно, появляется принуждение с использованием дутьевого вентилятора или отсоса дыма.

Пиролизный котел в разрезе

Если посмотрим на схему пиролизного котла на твердом топливе в разрезе, увидим следующее его устройство:

  1. внизу камера сжигания, закрываемая нижней дверцей,
  2. на противоположной стенке от дверки патрубок обратной подачи воды,
  3. выше находится форсунка и канал подачи вторичного воздуха,
  4. все это накрывает водный теплообменник,
  5. в центре находится газифицирующая камера,
  6. дымоходный канал проходит по всей высоте котла за задней стенкой, он выходит в боров,
  7. дроссель дымохода отделяет его от канала подачи воздуха, который закрывается верхней дверкой, имеющей назначение: загрузка,
  8. сверху на котле имеется патрубок подачи воды и датчики температурного режима и контроля давления.

Основной принцип работоспособности пиролизного котла – разложение древесины, используется, при этом, способ термический. В дальнейшем продукт сгорания древесины выглядит как твердый уголь в отоплении и улетучивающийся газ.

Сгорание твердого топлива проходит в камере, куда закладываются дрова и где устанавливается высокий температурный режим. При этом, в ней не должно хватать кислородных масс для полного сгорания древесины. Летучий газ, при попадании во вторую камеру, сгорает при достаточно высоком температурном режиме (выше тысячи градусов). В дальнейшем газ отдаст тепло, переходя в дымоход.

Внутреннюю часть пиролизного котла выкладывают огнеупорным материалом, создавая тем самым отличные условия сгоранию древесины. Обкладывается первое и второе отделение топки.

Перед началом сборки пиролизного котла своими руками, надо изучить его строение на чертежах и схемах. На любом чертеже пиролизного котла основой устройства будут: место для жидкости, обменник тепла, топка.

Чертеж самодельного пиролизного котла

С нуля сделать обогревающую конструкцию под силу не каждому, возникают определенные трудности, поэтому в качестве основы рекомендуют взять котел Беляева. Будет хозяин вносить в него изменения или оставит все как есть, индивидуальное дело каждого, также зависит это от его образования, желания пофантазировать, провести эксперимент. Что останется, безусловно, без изменений, так это объем его пространства внутри.

Схема котла Беляева

Пиролизные котлы на твердом топливе и длительного горения, кроме теплоносителя обогрева в виде жидкости, могут использовать потоки горячего воздуха. Циркуляция потоков горячего воздуха в отоплении также хорошо справляется с обогревом жилья.

Технологический процесс


Прежде чем приступать к расчетам, желательно определиться с подходящей моделью обогревателя:

  • какие функции она должны выполнять (только отопление или еще и как домашняя кухня);
  • какое топливо наиболее доступно;
  • предполагаемое место установки.

Крупные печи позволяют обогреть просторные помещения. Металлические агрегаты мобильны, без труда переносятся с места на место. Кирпичная печь всегда стационарна.

Если эти вопросы решены, можно начинать мастерить пиролизную печь своими руками.

Корпус печи типа буржуйка можно изготовить с нуля, используя стальные листы высокого качества. Проще делать корпус печи в виде прямоугольника с двойными стенками, заполнив проем песком или водой (получится водяной контур). Иной вариант – задействовать имеющуюся стальную емкость типа бочки или газового баллона.

В случае кирпичной постройки понадобятся навыки мастера кладки.

В любом случае придется делать две камеры сгорания. Одна – топочная, где перерабатывается твердое топливо, во второй сгорают продукты переработки, вступая в контакт с воздухом. Между камерами устанавливают колосники. Дымоход желательно делать съемным, так его проще чистить.

Габариты будущей установки зависят от требуемой мощности. Основной элемент – топочная камера. При вычислении ее объема исходят из скорости сгорания предполагаемого топлива и его массы. Коэффициентом загрузки принято считать 0,63 (на который делят массу топлива).

Предположим, нужно создать металлическую печь. Понадобятся следующие материалы:

  • стальные листы марки cт. 20 толщиной 4 мм (раскройку лучше доверить специалистам);
  • стальные уголки с одинаковыми полками 4х50 мм;
  • стальная арматура сечением 8 мм;
  • труба диаметром 60 мм для поддувала;
  • трубы 120 мм для дымохода;
  • полтора десятка кирпичей.

Также для работы нужны инструменты:

  • аппарат для сварки с набором электродов;
  • болгарка, дрель;
  • строительные уровни, рулетка, карандаш;
  • молоток.

Самостоятельное создание с нуля

Чтобы смастерить пиролизный котел своими руками, нужно подобрать подходящий чертеж, на котором понятно и подробно поясняются конструкторские особенности и принцип действия агрегата.

В подготовленном месте собирают кирпичное основание, достаточно просторное, чтобы вместить всю печь. Расстояние нагревателя от ближайших стенок – 80 см и более. Желательно, чтобы и пол вокруг имел пожаробезопасное покрытие.

Сначала делают каркас: из уголков мастерят вертикальные стойки, которые скрепляют горизонтальными, затем соединяют с помощью сварки.

Каркас обшивают раскроенными листами, образуя стенки. На лицевой стороне готовят два отверстия:

  • через одно будет загружаться топливо;
  • через другое выгребается зола и прочие продукты горения.

Отверстия перекрывают навесными дверцами. Изнутри, в месте, где смыкаются две камеры, приваривают уголки – подставку для колосниковой решетки и поддона перфорации.

Поддувало монтируют в боковой стеночке на верхней границе топки. Его обязательно снабжают заслонкой. Делают это по следующей схеме:

  1. Сверлят в трубе отверстие.
  2. Вставляют арматуру на 8 мм – ось заслонки.
  3. К оси внутри трубы приваривают диск из стали, совпадающий по диаметру с поддувалом.
  4. Выходящий наружу кусок арматуры изгибают, превращая в рукоятку.
  5. Ручке желательно обеспечить надежную фиксацию, чтобы заслонка не вращалась сама по себе.

Сборку осуществляют начиная с днища. Уже в крышке делают отверстие под дымоход, вваривая подходящую трубу с углом поворота в 90°. На трубе приваривают горизонтальный боров, который будет тормозить отход газов из камеры дожига, давая им возможность полностью выгорать. Завершается боров еще одной заслонкой, сделанной по той же схеме, что и для поддувала.

Далее осуществляется обвязка котла.

Как сделать пиролизный котёл своими руками

Технологический процесс изготовления котла пиролизного принципа действия включает выполнение слесарных и сварочных работ.

Необходимые материалы и инструмент

Для изготовления качественного агрегата необходим опыт в работе со следующими инструментами:

  • аппарат электросварочный;
  • дрель электрическая;
  • угловая шлифмашина;
  • набор слесарных инструментов — угольник, уровень.

Потребуются материалы и комплектующие:

  • металл:
    • листовой, толщина 4 мм, 7,5 м²;
    • труба — 8 м (диаметр 57 мм, толщина стенки 3,5 мм);
  • полоса сталь (толщина 4 мм, ширина 20 мм) — 7,5 мп;
  • полоса сталь (толщина 4 мм, ширина 30 мм) — 1,5 мп;
  • полоса сталь (толщина 5 мм, ширина 80 мм) — 1 мп;
  • шамотный (огнеупорный) кирпич — 15 шт;
  • профтруба 60×30 (толщина стенки 2 мм) — 1,5 мп;
  • профтруба 80×40 (толщина стенки 2 мм) — 1 мп;
  • круг отрезной d 230 — 10 шт.;
  • круг шлифовальный d 125 — 5 шт.;
  • электроды — 5 пачек;
  • датчик температуры.

Им автоматически выполняются манипуляции с заслонкой: открытие (для увеличения температуры горения) и закрытие (при достижении температурой максимального значения)

Температурный датчик — это механическое устройство контроля количества воздуха, проходящего в камеру сгорания.

Продуктивность работы котла зависит от функционирования дымоотводящей трубы. Для обеспечения хорошей тяги дымоотвод должен соответствовать требованиям качества:

  • высота не меньше 5 метров;
  • хорошее утепление;
  • отсутствие резких изгибов;
  • отвод конденсата;
  • простой доступ для чистки.

Чертежи и схемы устройства

Пиролизный котёл без принудительной вентиляции имеет наиболее простую схему. Энергонезависимость конструкции удешевляет эксплуатацию агрегата.

Схема пиролизного котла с естественным дымоотводом имеет вид:

Для повышения высокого КПД некоторые конструкции имеют двойные стенки основания

Котёл состоит из трёх основных камер:

  • загрузочная, служащая для заброса топлива;
  • камера дожига, куда подаётся вторичный воздух;
  • теплообменник, выходящий в трубу.

Горение сырья направляет поток газа сверху вниз. При подаче воздуха под колосники в массив шамотного кирпича происходит дожиг горючих газов. Продукты распада уходят через теплообменник в дымоотвод. Регулировка тяги выполняется термодатчиком на выходе из котла с помощью цепочки, связанной с заслонкой подачи вторичного воздуха.

Подробную деталировку с размерами и допусками можно взять в стандартном чертеже:

A — контроллер контура котла; B — дверца загрузки; C — крышка зольника; D — дымоотвод; E — муфта для датчика температурного предохранителя; F — патрубок предохранительного клапана; G — подающая магистраль контура; H — подвод холодной воды в теплообменник; L — обратная магистраль контура котла; M — расширительный бак

Пошаговая инструкция изготовления агрегата

Изготовления пиролизного котла своими руками разделяется на этапы:

  1. Согласно чертежу выполняется разметка и нарезка деталей для корпуса. После «прихватывания» элементов производится контрольный замер, затем делаются сварочные швы. Установленные на свои места задняя панель и боковые стенки свариваются с двух сторон, зачищаются, обрабатываются сварочным герметиком.
  2. Производится монтаж труб теплообменника.                                                                                                         
  3. После наваривания внешней стенки и обечаек дверок устанавливается механический регулятор контроля теплоносителя.
  4. Дымоход собирается наращиванием трубы Последующую часть нужно вставлять внутрь предыдущей, чтобы конденсат не попадал на внешнюю сторону. Готовая конструкция окрашивается огнеупорной краской.                                                                                                                         

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.


С этим читают