Достоинства и недостатки пиролизных котлов
Теперь вы знаете, в чем заключается принцип работы пиролизного котла. Фактически это газогенераторная установка, дающая большое количество тепловой энергии. Если сравнивать теплотворность древесины в прямом сгорании и в пиролизном, то во втором случае она на 10-15% выше. Благодаря этому снижаются расходы на топливо. Давайте рассмотрим основные достоинства пиролизных печей, вытекающие из их принципа работы:
В зависимости от конструктивных особенностей камера дожига может располагаться как под, так и над топкой загрузки топлива. В плане производительности оба варианта практически равнозначны.
- Экономичность – возможность экономить топливо очень важна, ведь полный грузовик дров стоит довольно дорого;
- Повышенное тепловыделение – принцип работы пиролизных котлов позволяет извлечь из килограмма поленьев больше энергии, чем при их прямом сгорании;
- Длительная работа от одной закладки дров – позволит спокойно заниматься домашней работой, а не сидеть у пиролизного котла, чтобы заложить в его ненасытную топку очередную порцию поленьев;
- Экологическая чистота – благодаря горению при максимальной температуре, снижается количество вредных выбросов в атмосферу;
- Возможность регулировки интенсивности горения в довольно больших пределах – обеспечивает более точный температурный контроль;
- Легкость в обслуживании – пиролизные котлы снабжаются дверками для доступа в камеры сгорания и дожигания, а также для доступа к зольнику;
- Повышенный КПД – для некоторых моделей он составляет до 90%. Такой показатель характерен разве что для газовых агрегатов, да и то не для всех;
- Возможность обогрева зданий большой площади – для этого выпускаются пиролизные котлы повышенной мощности. По своему принципу работы они мало чем отличаются от своих маломощных собратьев.
К сожалению, не обошлось и без недостатков:
- Внушительные размеры – даже самые маломощные пиролизные котлы отличаются своими габаритами. В них большие теплообменники и сразу две камеры сгорания + зольник. Кроме того, в оборудовании нередко присутствуют водяные рубашки, служащие для их охлаждения – их толщина составляет до нескольких сантиметров;
- Повышенные требования к дровам – при использовании сырых дров генерация продуктов пиролиза может быть затруднена. Поэтому поленья для пиролизных котлов должны храниться в сухом месте, иначе работа оборудования будет отличаться низкой стабильностью – пары воды помешают нормальному протеканию реакции пиролиза;
- Высокая стоимость – даже при самостоятельной сборке затраты будут высокими, ведь для этого потребуется хорошее листовое железо. Стоимость заводских образцов составляет от 50-60 тыс. рублей и выше, в зависимости от мощности;
- Отдельные модели требуют подключения к электросети – их принцип работы заключается в использовании электронного управляющего модуля, который управляет работой дутьевого вентилятора. Для обогрева зданий без электрификации используются пиролизные котлы с механическим управлением – они обладают все тем же принципом работы.
Больше всего потребителей смущает высокая стоимость оборудования. Но если хочется ощутить экономию на топливе и обеспечить хороший температурный контроль при работе на дровах, следует приобрести пиролизный котел.
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.
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.
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
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.
Устройство
Любая горелка преследует одну цель – создание мощного пламени для нагрева воздуха или водной рубашки котла. При этом саму мощность горения можно регулировать самостоятельно.
Пеллетная горелка преследует аналогичные цели. Устройство представляет собой аэродинамическую трубу, в которую подаётся твёрдое топливо и нагнетается воздух для горения. Подача топлива в трубу осуществляется с помощью специального конвейера шнекового типа. Само топливо перед горением находится в загрузочном бункере. Бункер может иметь различный объём, при этом именно от объёма зависит, как долго горелка может гореть самостоятельно без вмешательства человека (подсыпка топлива).
Устройство пеллетной горелки: 1 — Пеллет поступает в горелку под действием силы тяжести; 2 — Воздух поступает в горелку за счёт разряжения, создаваемого тягой дымовой трубы; 3 — Горение пеллета происходит в камере горения, которая называется «корзинка»; 4 — За счёт высокой температуры, в корзинке происходит термическое разложение древесины, которое формирует поток горючих газов; 5 — Под корзиной проходит поток вторичного воздуха; 6 — В сопле горелки поток горючих газов и вторичного воздуха смешивается, формируя факел; 7 — Твёрдые продукты горения потоком вторичного воздуха выбрасываются из горелки в зольник котла или печи; 8 — Вентиляция канала подачи не позволяет горячим газам диффундировать вверх по каналу и разрушать пеллет, обеспечивая стабильную подачу гранул.
Воздух в зону сжигания подаётся принудительным путём за счёт нагнетания посредством вентилятора.
Камера для сжигания топлива в горелке может иметь круглый либо прямоугольный тип. Круглые горелки наиболее распространены за счёт простоты изготовления. Снаружи к камере сжигания прикреплён патрубок трубы, через который с конвейера подаётся топливо.
В конструкции также предусмотрен зольник, в котором накапливаются отходы горения. В процессе горения пеллет образуется немного золы, потому очищать зольник нужно не чаще, чем раз в неделю при активном использовании горелки.
Выделяют несколько видов пеллетных горелок, каждая из которых имеет свои достоинства и недостатки.
Факельного типа
Изначально устройство использовалось для получения тепла посредством сжигания зерна, в дальнейшем оно было переоборудовано для сжигания твёрдого прессованного топлива.
- Небольшие габаритные размеры;
- Можно использовать совместно с котлами, у которых топочная камера имеет небольшие размеры;
- Упрощённая эксплуатация;
- Повышенная надёжность;
- Можно сжигать пеллеты низкого качества.
- Небольшая мощность по сравнению с другими горелками;
- Пламя направлено горизонтально, из-за чего оно нагревает котёл локально.
Объёмного типа
В отличие от предыдущей модели, обладают повышенной мощностью и высоким коэффициентом полезного действия. К недостаткам устройства относят усложнённую конструкцию, большие габаритные размеры, зависимость от качества используемых пеллет.
Каминные
Подобные конструкции преимущественно используются в бытовых условиях, устанавливаются в каминах и котлах. Принцип работы устройства следующий: пеллеты падают в специальную чашу, где происходит их сгорание под действием подаваемого снизу воздуха.
К недостаткам модели относят размеры устройства и необходимость проведения точечной настройки для правильного горения.
Изготовление корпуса котла
Для сборки пиролизного котла своими руками рекомендовано использовать стальные материалы толщиной 4 мм. Но с целью экономии для кожуха конструкции можно использовать 3 мм металл.
- Берётся 2 трубы, диаметр которых должен составить 1500 и 1300 мм соответственно. Меньшая труба вкладывается внутрь более широкого аналога и соединяется с последней при помощи кольца, которое также изготавливается своими руками из обрезка уголка 2,5х2,5 см.
- Из стали вырезается круг диаметром 450 мм и приваривается на дно внутреннего патрубка. В итоге получается бочонок, наваренный на водонагревательный контур, по ширине составляющий 25 мм.
- С нижнего конца бочонка прорезается отверстие прямоугольной формы 150 мм по ширине и 80 мм по высоте. Полученное отверстие будет являться дверцей зольника. Далее, вваривается зольниковый люк и монтируется дверца, которая оснащается петлями и металлической задвижкой.
- Вверху водяной рубахи прорезается отверстие прямоугольной формы, в которое в дальнейшем будет загружаться топливо. Вваривается загрузочный лючок, оборудуется дверца, которая также оснащается металлическими петлями и задвижкой. Лучше использовать двойную дверцу в пустую полость, которой вложить прокладку из асбестового материала. Это в значительной мере снижает тепловые потери.
- Также сверху пиролизного котла приваривают выпускной патрубок, предназначенный для вывода отработанных газов в трубу дымохода.
- В верхней и нижней части рубахи привариваются патрубки 4-4,5 см в диаметре, с резьбой на концах предназначенные для подключения котла к отопительной системе.
- Все сварные стыки хорошенько подмыливаются и проверяются на герметичность. Затем выполняется опрессовка рубашки котла под давлением не меньше 2-2,5 кг на см квадратный. В случае обнаружения огрехов они удаляются с помощью сварочного аппарата.
Хочется отметить, что довольно удачно сочетается пиролизный твердотопливный котёл с воздушной системой отопления, а не стандартной конструкцией с водяным теплоносителем. В такой ситуации передача воздуха происходит по трубам, а его возврат обратно в систему по полу. Такой обогрев не перемерзает в морозы, если котёл простаивает вхолостую а, следовательно, нет необходимости сливать теплоноситель в случае отъезда хозяев.
Принцип работы пиролизных котлов и их особенности
Создавая пиролизные котлы своими руками, люди стремятся сэкономить денежные средства в своем кошельке. Если газовое оборудование стоит довольно дешево, то твердотопливные агрегаты просто поражают своей ценой. Более-менее приличная модель мощностью 10 кВт обойдется в 50-60 тысяч рублей – дешевле провести газ, если рядом проходила бы газовая магистрально. Но если ее нет, то выходов два – приобретать заводское оборудование или делать его самостоятельно.
Изготовить пиролизный котел длительного горения своими руками можно, но сложно. Давайте для начала разберемся, для чего вообще нужен пиролиз. В обычных котлах и печах дрова сгорают традиционным способом – при высокой температуре, с выбросом продуктов сгорания в атмосферу. Температура в камере сгорания составляет порядка +800-1100 градусов, а в дымоходе – до +150-200 градусов. Таким образом, солидная часть тепла просто улетает наружу.
Прямое сгорание дров применяется во многих отопительных агрегатах:
Твердотопливные пиролизные котлы могут использовать несколько видов топлива, в том числе отходы деревообрабатывающего производства и сельскохозяйственной переработки.
- Твердотопливные котлы;
- Печи-камины;
- Камины с водяными контурами.
Главным преимуществом данной методики является то, что она отличается простотой – достаточно создать камеру сгорания и организовать отвод продуктов сгорания за пределы оборудования. Единственным регулятором здесь становится дверка поддувала – регулируя просвет, мы можем отрегулировать интенсивность горения, тем самым воздействуя на температуру.
В пиролизном котле, собранном своими руками или купленном в магазине, процесс сгорания топлива идет несколько по-другому. Дрова здесь сгорают при низкой температуре. Можно сказать, что это даже не горение, а медленное тление. Древесина при этом превращается в подобие кокса, одновременно выделяя горючие пиролизные газы. Эти газы отправляются в камеру дожигания, где сгорают с выделением большого количества тепла.
Если вам кажется, что данная реакция не даст особого эффекта, то вы глубоко заблуждаетесь – если заглянуть в камеру дожигания, то здесь будет видно ревущее пламя ярко-желтого, почти белого, цвета. Температура сгорания – чуть выше +1000 градусов, а тепла в этом процессе выделяется больше, чем при стандартном горении древесины.
Для того собранный своими руками пиролизный котел смог показать максимальную эффективность, необходимы дрова с низким содержанием влаги. Влажная древесина не даст оборудованию выйти на полную мощность.
Реакция пиролиза знакома нам еще со школьного курса физики. В учебнике (а может и в лабораторном кабинете) многие из нас видели интересную реакцию – древесина помещалась в стеклянную запечатанную колбу с трубкой, после чего колба нагревалась над горелкой. Через несколько минут древесина начинала темнеть, а из трубки начинали выходить продукты пиролиза – это горючие газы, которые можно было поджечь и понаблюдать за желто-оранжевым пламенем.
Аналогичным образом работает и пиролизный котел, собранный своими руками:
На одной загрузке топлива пиролизные котлы работают около 4-6 часов. Так что большим и стабильно пополняемым запасом дров стоит озаботиться заранее.
- В топке разжигаются дрова до появления устойчивого пламени;
- После этого доступ кислорода перекрывается, пламя гаснет почти полностью;
- Запускается дутьевой вентилятор – в камере дожигания появляется высокотемпературное пламя.
Устройство пиролизного котла довольно простое. Основными элементами здесь являются: камера сгорания, в которой складированы дрова, и камера дожигания, в которой сгорают продукты пиролиза. Передача тепла в отопительную систему осуществляется через теплообменник
В схеме пиролизного котла ему уделяется особое внимание
Все дело в том, что теплообменники в пиролизных котлах, собранных своими руками, устроены не так, как в газовом оборудовании. Продукты сгорания с воздухом проходят здесь через множество металлических труб, омываемых водой. Для увеличения эффективности котловая вода омывает не только сам теплообменник, но и все другие узлы – здесь создается своего рода водяная рубашка, которая отбирает излишки тепла от раскаленных элементов котельного агрегата.
Теплообменник для пиролизного котла
Наилучшей конфигурацией теплообменника самодельного пиролизного котла будет водяная рубашка нижней камеры и дымоходного канала. Это не самый эффективный тип, однако производство собственного сотового теплообменника вызовет неизбежные трудности либо с поиском труб соответствующей марки стали, либо со свариванием разнородных деталей.
Сборку деталей теплообменника проводят на том этапе, когда у котла сварены дно, передняя панель и две боковые стенки. Доступ для сварочных работ обеспечивается с задней стороны котла. Первым делом устанавливается верхняя перегородка рубашки. Это прямоугольная плита по внутренней ширине топки и на 200 мм меньше глубины камеры сгорания. По бокам плиты нужно удалить два прямоугольных фрагмента шириной по 100 мм таким образом, чтобы в передней части плиты осталось два выступа длиной по 200 мм. Полученная деталь приваривается к стенкам и передней панели заподлицо с нижним краем проёма дверцы камеры сгорания. При этом вырезы в перегородке образуют каналы для циркуляции между нижней зоной и боковыми стенками теплообменника.
Внутренние стенки рубашки выполняются по краю проточных каналов, имеют высоту камеры сгорания и примыкают вплотную к передней панели. Сверху их накрывают двумя полосами шириной по 100 мм.
По длине теплообменник не достаёт до задней стенки котла порядка 200 мм и примерно на такое же расстояние боковые каналы выступают за Г-образную перегородку между камерами. Когда она будет установлена, останется только сформировать двойные стенки дымоходного канала, вырезать его выходное отверстие, закрепить заднюю стенку котла и врезать резьбовые штуцеры для подключения к отопительному трубопроводу. Врезка обратки выполняется в одном из передних нижних углов рубашки, подачу врезают в любой наивысшей точке рубашки дымохода.
Обратите внимание, что камера сгорания ограничена со всех сторон водяной рубашкой, кроме перегородки с камерой газификации. Это необходимо для передачи тепла, обеспечивающего термическое разложение топлива. При этом прогреваться будет не вся закладка сразу, а только её слои, примыкающие к разогретым стенкам
При этом прогреваться будет не вся закладка сразу, а только её слои, примыкающие к разогретым стенкам.
