Обязательныеусловия для пиролизных котлов
Обязательныеусловия для пиролизных котлов
Первое заявление чересчур смелое. Вспомним: интенсивный пиролиз начинается от сильного нагрева и недостатка кислорода, а что происходит в котле? Вентилятор нагнетает воздух в топку с избытком, никакого тления нет. Синтез-газ, конечно, выделяется, но прямое сжигание топлива тоже присутствует.
Что такое пиролизный котел длительного горения
Среди отопительного оборудования, работающего на твердом топливе, пиролизный котел занимает особое место. О чудодейственных свойствах этих теплогенераторов придумано много небылиц. Мы хотим развеять мифы и объективно представить твердотопливные газифицирующие котлы в нормальном свете – как эффективные источники тепла со своими преимуществами и недостатками. Для начала поясним, что такое пиролиз.
- 1 Кратко о пиролизном горении
- 2 2 типа газогенераторных котлов
- 2.1 Принцип работы пиролизного агрегата
- 2.2 Описание газифицирующих теплогенераторов
- 3 Правила эксплуатации
- 4 Реальные преимущества пиролизных отопителей
- 5 Существенные минусы котлов
- 6 Выводы и рекомендации по выбору
Порядок дальнейших действий:
Конструкция и принцип работы самодельного котла
Процесс разложения натуральных компонентов при минимальном количестве воздуха называется пиролизом, гласит bigkotel.ru. На этом базируется принцип работы обогревательных систем длительного горения. Для сжигания древесного топлива в стандартном устройстве создается температурный режим +900…+1200 ºС. Одна закладка при нормальном поступлении кислорода в топку распадается за 3-4 часа, выделяя в среднем 4900 калорий тепла в окружающее пространство.Конструкция котла представлена 2 топочными камерами и колосниковой решеткой между ними. Топливо и твердый осадок сгорают в нижнем отсеке, выделяющиеся газы направляются для завершения процесса пиролиза в верхнюю полость.В качестве дополнительного оборудования устанавливается электрический вентилятор, обеспечивающий принудительную циркуляцию воздуха. Недостаточное количество кислорода и продукты, образующиеся в результате реакции углерода с пиролизными газами, создают предпосылки для повышения аэродинамического сопротивления в дымоходе.Фото 2 Схема устройства пиролизного котла
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 древесиныВ 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.Таким образом, при сухой перегонке (процесс пиролиза) помимо твердого топлива дополнительно сгорает твердый осадок и одновременно с ним пиролизный газ. Все это в комплексе увеличивает время прогорания одной закладки дров до 12 часов (сравните с обычными 3-4 часами) и коэффициент полезного действия котла до 85-90% при стандартных 65-70%.
Плюсы и минусы оборудования
Любой агрегат отличается как положительными, так и отрицательными характеристиками. Для того, чтобы сделать правильный выбор, их необходимо адекватно оценить.- поддержание определенной температуры горения в автоматическом режиме;
- увеличенное время прогорания закладки на фоне повышенного КПД котла;
- возможность использовать различные виды твердого топлива, вплоть до продуктов переработки деревообрабатывающей и сельскохозяйственной промышленности.
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.
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.Фото 2 Схема устройства пиролизного котлаПроцесс 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
Безусловно, основная причина, почему принимаются за изготовление пиролизного котла своими руками, ищут чертежи и принцип работы — банальная экономия. В среднем по регионам стоимость готового котла варьируется от 36 000 руб. (мощность 10 кВт, площадь 100 кв.м.) до 140 000 руб. (мощность 38 кВт, площадь 300 кв.м.). При самостоятельном изготовлении котла получается сэкономить от 500 до 1500 у.е. за счет стоимости материалов и личного труда.Видео 1 Пиролизный котел 15-25 кВт — изготовление и испытаниеВ 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).
Фото 3 Процесс сварки металлаØ 57 мм, толщина стенки 3,5 ммØ 159 мм, толщина стенки 4,5 ммØ 32 мм, толщина стенки 3.2 мм60×30 мм, толщина стенки 2 мм80×40 мм, толщина стенки 2 мм20х20, толщина стенки 2 ммКруги для болгаркиФото 4 Дутьевой вентиляторЭтот перечень не предусматривает ассортимента слесарного инструмента и некоторых вспомогательных деталей. Вполне возможно, что некоторые из них придется докупать – но в целом, даже на этом этапе можно рассчитать себестоимость котла.
Чертеж пиролизного котла (по схеме Беляева) 25-40 кВт
Фото 5 Подробный чертеж пиролизного котлаЕсли есть возможность, сделайте 3D схему внутреннего строения котла, чтобы понять основу его строения и приступить к изготовлению.Фото 6 3D схема внутреннего строения котла с размерамиПроцесс изготовления своими руками
Резка болгаркой никогда не даст идеально ровного среза – так может рубить металл только гильотина. Не стоит экономить на рубке металла, это может дорого обойтись.
- Приобретая металлические листы и трубы на металлобазе, заранее договоритесь о том, чтобы разрезать их на необходимые фрагменты. В дальнейшем это значительно сократит время и даст возможность получить ровные швы.
- Из двух частей начинайте собирать камеры котла – сгорания и газовую
- Когда сделаны обе камеры, к их задней части привариваете воздухоотводы и стенку. На фото для удобства канал сделан из швеллера, но также можно его сделать и из профтрубы 60х30, для чего предварительно нарежьте небольшие вентиляционные отверстия.
- В топочной камере делаете отверстие для воздушной трубы и привариваете к ней патрубок. Обратите внимание, эта труба должна быть соединена с котлом профтрубой 20х20.
- Изготовление трубчатого теплообменника – на заготовке вырезаете несколько отверстий под трубу D57 мм.
- Труба D57 мм нарезается на куски равной величины, которые после выставляются на пластину и привариваются по периметру.
- Далее теплообменник приваривается дуговой сваркой к котлу и делается дроссельная заслонка
- На камеры приваривается передняя стенка, где предварительно нарезаются 2 отверстия – для трубы входящего и выходящего воздуха
- Далее приваривается крышка и боров на место заслонки
- Собрали всю внутреннюю начинку котла, после чего необходимо болгаркой или металлической щеткой тщательно зачистить места сварки.
- Внешний кожух на котле делается из листа 4 мм и уголков
- Для того, чтобы скрепить внешний кожух с уголками, следует сделать на заготовке небольшие отверстия. Каждое из них следует приварить, чтобы лист и кожух качественно соединились
- Проверка герметичности котла с помощью воды – закройте заглушками отверстия для движения теплоносителя и наберите в него воду. Если в каком-то месте протекает, сделайте пометку, чтобы сразу переварить это место. Котел должен быть полностью герметичным
- Верхнюю крышку необходимо дополнительно утеплить
- Для регулирования работы воздушных заслонок понадобятся резьбовые шпильки
- Котел полностью закрывается внешним кожухом, а из профтрубы делается воздохоотводная труба.
- Навариваются петли и надевается дверца. Ее лучше изготовить из чугунных пластин, а для футеровки (защиты от повреждений) использовать кирпич.
- Нижняя камера также подвергается футеровке из огнеупорного кирпича — его следует нарезать и обточить так, чтобы камера плотно прилегала
- Для того, чтобы котел соответствовал заявленной мощности, заслонка в нижней камере должна отвечать определенным параметрам. При укладке кирпича обязательно его учитывайте
- На воздуховодную трубу (из профильной) наваривается дутьевой вентилятор для создания принудительной тяги в котле
- Нижняя камера также зашивается в кирпич, чтобы максимально ее обезопасить и оптимизировать процесс горения.
- Для улучшения работы котла рекомендуется сделать турбозавихрители, с одной стороны они улучшают теплопередачу, с другой – прочищают трубы от отложений.
- Перед тем, как запускать пиролизный котел, необходимо проверить, насколько герметичными получились швы по тому же принципу, как и в пункте 13 (см.выше). Но одновременно с водой, необходимо создать давление 3-4 bar. Для этого можно использовать специальный опрессовщик – при доведении давления, смотрите, насколько быстро оно падает. Если быстро – где-то протекает, ищите это место. Если стабилизировалось – все отлично.
- Обязательно установите на котел группу безопасности, куда входят манометр, аварийный клапан сброса давления и воздухоотвод. При увеличении давления свыше 3 бар, будет происходить автоматический сброс.
- Для того, чтобы максимально обезопасить работу котла и сделать его эксплуатацию беспроблемной, рекомендует установить блоком автоматики. О том, как это работает и для чего нужно такое автоматическое управление, посмотрите в видеоинструкции
Первый запуск
- При первом запуске котла соедините его с дымоходом и наполните водой
Категорически запрещено проверять работу пустого котла и без термометра.
- В нижнюю камеру кладете бумагу и на нее буквально 2-3 полена (много для проверки работы котла не надо), закрываете плотно камеру и открываете дроссельную дверцу. Когда включился вентилятор, поджигаете бумагу.
- Когда все дрова занялись огнем, заслонка закрывается, чтобы топливо начало тлеть («томиться»), в этот момент начинает работать пиролизный процесс
- В нижней камере контролируйте, когда загорится факел горения. Как только он загорелся, отмечайте время, за которое теплоноситель практически закипит.
- При достижении теплоносителем 100С выключайте вентилятор, факел тоже сразу погаснет.
Заключение, отзывы, советы
Как видим, изготовление пиролизного котла своими руками – дорогостоящее и трудоемкое мероприятие, которое окупится только через 3-5 сезонов. Но в любом случае, это выгодно, поскольку получается сэкономить не только на материалах, но и сделать такое оборудование, которое подойдет под конкретное помещение.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.
Принцип действия
Сейчас мы попытаемся понять, как устроен пиролизный котел длительного горения и как он работает. Принцип действия очень прост и одновременно сложен. О пиролизе рассказывается еще в школьном курсе физики – подвергаясь нагреванию в замкнутом пространстве, древесина выделяет горючие газы, которые можно поджечь и получить тепло. Фактически прямого сгорания древесины в таком опыте нет.В пиролизных котлах длительного горения дрова все-таки горят, но с ограничением подачи воздуха. Можно сказать, что это медленное тление. Разгоревшись, дерево начинает выделять горючие газы, которые сгорают в камере дожигания. Итого мы получаем два источника тепла – это горящие дрова и сгорающий древесный газ. Эффект от такого поэтапного сгорания ощущается в виде экономии топлива до 40%.Древесный газ в пиролизных котлах длительного сгорания образуется в результате медленного тления топлива. Одновременно с этим оборудование нагревает воздух, который вместе с древесным газом подается в камеру дожигания. Там смесь воспламеняется и сгорает с образованием большого количества тепла. При этом количество вредных выбросов, по сравнению с традиционными котлами, предельно мало.Таким образом, пиролизный котел – это прямая экономия топлива, так как из одной и той же порции дров можно выделить большее количество тепла. Вместо 10 кубометров дров на один зимний период может уйти всего 6-7 кубометров. При этом пользователям не нужно будет каждые 2-3 часа подкладывать в ненасытную топку все новые порции дров.Пиролизные котлы длительного горения выпускаются в нескольких модификациях:
Несмотря на низкую скорость горения топлива, выделяемые порилизные газы способны нагнетать пламя до подобного яркого бело-желтого цвета.
- Энергонезависимые – они работают на естественной тяге и управляются механическим способом;
- Энергозависимые – здесь пиролиз протекает с использованием принудительной тяги. За счет этого повышается эффективность горения;
- С разным расположением камеры дожигания – она может располагаться над камерой сгорания или под ней. Также в продаже присутствуют модификации с последовательным расположением камер.
Схема, особенности работы
Вторично в 2000-х годах, когда у среднего производителя появились достаточные производственные возможности и материалы, началось производство на бытовом уровне. У потребителя лживая вызывала интерес, — появились продажи и прибыль.Схема пиролизного котла обычная – в большой камере закладка дров сначала разгорается, затем автоматика перекрывает воздух и при его недостаче дрова тлеют длительное время.Выделяющийся угарный газ и большое количество зольных частиц – чистого углерода С смешивается с подогретым воздухом во вторичной камере, где и догорают.В этой горелке всегда красноватое пламя – прямой признак реакции с участием углерода.
Посмотрите видео, в котором демонстрируется работа пиролизного котла, рассказывается, как его топить.
Пиролизный котёл
Работа пиролизного котла основывается на особой химической реакции — пиролизе .Под данным термином подразумевается процесс разложения органического топлива на газ и уголь. При этом в большом объёме выделяется тепловая энергия.Процесс возможен только при определённых условиях: нехватка кислорода в пространстве. Высокая температура: 200–800 °C.
Принципы пиролиза для отопления
Пиролиз широко применяют в разных отраслях промышленности. Востребован этот химический процесс и для обогрева жилых площадей. Пиролиз происходит при любом виде твёрдого сырья:- Дрова.
- Мелкие ветви или древесные опилки.
- Брикеты.
- Торф.
- Бурый уголь.
- Пеллеты.
- Кокс.
Пиролизный котел: что это значит, его устройство
Конструкция пиролизного котла выглядит следующим образом:- Дымоход.
- Блок управления.
- Загрузочный бункер.
- Форсунка.
- Камера сгорания.
- Теплообменник.
- Камера загрузки или газифицирующая камера. Здесь происходит предварительное термическое разложение сырья. Органика под воздействием высоких температур превращается в горючий газ. Для поддержания тления в камеру направляется первичный воздух. Горение при температуре 300—800 °C.
- Камера сгорания . После тления выделенный воздух и газ попадают сюда. Здесь образовавшийся газ горит, как обычный природный. Температура в среднем 1200 °C. Именно на этом этапе выделяется очень много тепла, необходимого для отопления. В то же время происходит сильное аэродинамическое сопротивление, поэтому необходима принудительная тяга, роль которой выполняет дымосос.
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.
- 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.
- Естественная тяга. Нет необходимости в электрике. Однако для эксплуатации нужен довольно высокий дымоход с мощной естественной тягой, что будет стоить дорого.
- 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.
- 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.
Плюсы использования
- Длительность горения.
- КПД 85—90%.
- Полное сгорание сырья.
- Экологичность.
- Экономичность.
Минусы
- Энергозависимость . Чаще всего такие котлы не могут работать без дымососа. Для принудительной тяги необходима система с генератором. Вентилятор использует электроэнергию в размере не менее 80—100 Вт.
- Высокая цена. В среднем в 1,5—2 раза дороже других типов.
- Чувствительность к влажности топлива . Необходима максимальная сухость. Так, при сжигании 1 кг дров с 20% влажностью, сила работы оборудования составит 4 кВт. Если взять 1 кг дров с 50% влажностью, мощность уменьшается в 2 раза и достигает всего 2 кВт .
- Нестабильная работа агрегата при малых загрузках (ниже 50%) , нарастание дёгтя в газоотводе.
- Большие габариты пиролизного оборудования.
- Пиролизные котлы исключительно одноконтурные . Чтобы нагреть воду для бытовых потребностей, потребуется отдельный агрегат.
- Невозможно автоматизировать процесс загрузки топлива — загружается исключительно вручную.
Безопасное использование
Функционирование пиролизного котла подразумевает работу на максимально высоких температурах. Поэтому каждый производитель предъявляет высокие требования к монтажу и эксплуатации оборудования. Установку проводит специалист, имеющий необходимую компетенцию. Котёл размещается в отдельном помещении с хорошей вентиляцией, на агрегат устанавливается дымоход.Учитывают также следующие правила эксплуатации:- При отсутствии достаточной тяги или необходимого теплоносителя котёл нельзя эксплуатировать.
- Загрузку и розжиг оборудования запрещено доверять детям или каким-либо посторонним лицам.
- Температура воды в системе труб, идущих через котёл, не должна превышать 95 °C . Если показатель превышен, пламя в камере агрегата на время ослабляют с помощью песка. Параллельно с этим открывают все возможные заслонки дымохода.
- Котёл сильно нагревается во время работы, поэтому возле него не должны находиться легковоспламеняющиеся материалы и предметы.
- Модифицировать конструкцию котла и использовать не по назначению категорически запрещено.