Пиролизный котёл это вид, который работает на твердом топливе (дерево) базисный процесс на котором основано устройство котла – является пиролиз. Это тление той же древесины при малом количестве воздуха для выделения газа. Эти шаги позволяют увеличить время горения одной закладки дров до 10-12 часов, что даёт возможность автоматизации.

Схема котла

Эта иллюстрация нагляднее покажет механизм работы устройства.

Устройство состоит из двух камер, которые расположены одна над другой.

В верхнюю камеру закладывают дрова, можно их и не колоть, а класть большими чурками. Дрова поджигают и закрывают дверцу в верхнюю, тем самым ограничивая приток кислорода к горению, они начинают тлеть (выделяя температуру 500 – 600 градусов), при этом выделяются газы. Они уходят в нижний отсек под воздействием принудительной тяги, которая организовывается путем установки вытяжного вентилятора в дымоходном отверстии.

В нижний отдел подаётся небольшое количество воздуха, это приводит к сгоранию газа и в дымоход уходит лишь минимальная часть вредных веществ. Дерево в верхнем отсеке коксуется и преобразуется в пепел через колосники, которые разделяют отделения, попадает в нижнюю камеру, откуда его нужно выбирать. Тепло от сжигания даёт большую долю тепла для нагрева воды.

Дерево для топки

Для топки используйте сухие дрова, поскольку влажные не способствуют разложению. Экономичность его по сравнению с «традиционной» топкой составляет 7-9 %, а стоимость его превышает 1,5-2 раза. Поэтому целесообразно его сделать своими руками, хоть это будет и не совсем просто. Чертежи и принципиальные схемы достать в свободном доступе проблематично, есть несколько, но без деталировки, а лишь общие принципы. Поэтому доводить агрегат придется самому методом проб и ошибок. К проектированию стоит подходить с большой ответственностью.

Отопительная конструкция своими руками

Пример чертежа из сети интернет, который есть в доступе.

Чертежи с мощностями 20 и 24 кВт можно скачать перейдя ссылке

Для работы потребуется сварочный аппарат, шлифовальная машинка для обработки углов с диаметром круга 230 и электродрель.
Основной материал – листовой металл. Толщину его в областях горения составляет 5 или 6 мм, для внешнего кожуха подойдёт и 3 мм толщиной. Помните, что без защиты от высоких температур металл долго не прослужит, поэтому его нужно защитить, провести так называемую футеровку. Как вариант для этих целей применяют шамотный кирпич. Чтобы не проводить футеровку стоит употреблять жаропрочную специальную сталь. Для её сваривания необходимо выбирать соответствующие электроды, поскольку сталь легирована хлором и молибденом.

Дверцы – двойные, внутренние, которые ведут контакт с огнём, защитите огнеупорным материалом, и внешние, которые нужно уплотнить, для этого используйте уплотнительный шнур из стеклокерамики. Хорошим решением по выбору труб теплообменника для нагрева воды будет труба с характеристиками 76 мм диаметром и 3 мм толщиной.

После сборки проведите его испытания, на предмет течки труб, а также настройки горения путём регулировки подачи туда вторичного воздуха. Для обеспечения безопасности при отключении света, требуется подготовить работу вентилятора принудительной тяги, это достигается использованием источника бесперебойного питания. Для автоматизации нагрева воды установите контроллёр и датчики, они обеспечат регулировку температуры теплоносителя.

Для создания пиролизного котла, работающего эффективно и безотказно, следует разобраться с процессами, происходящими в этом устройстве.

Пиролизом называется процесс разложения сложных веществ при воздействии высоких температур без привлечения дополнительных реагентов. Если упростить, то под воздействием нагрева происходит расщепление молекул на простые составляющие с меньшей массой. То есть при горении органического топлива в топке вещества, полученные в ходе пиролиза, сгорают легче, полнее, отдавая при этом большее количество тепла.

Принцип работы пиролизного котла

Пиролиз в чистом виде подразумевает разложение порции топлива при отсутствии доступа воздуха, который происходит в реторте. Газы, получаемые в процессе пиролиза, поступают в накопитель-ресивер и в зависимости от потребности используются. Такой принцип действия применялся в пиролизных установках, применяемых в автомобилях в период Второй мировой войны. При этом реторта нагревалась от тепла выхлопных газов.

Применение пиролиза в чистом виде имеет не высокий КПД, вследствие осаждения части горючих компонентов при остывании пиролизного газа. Эти составляющие способны поддерживать горение, но использование их в карбюраторе не представляется возможным. Также перед поездкой необходим нагрев реторты от внешнего источника тепла, а при движении следовало поддерживать давление в ней, чтобы было возможно тронуться при остановке.

Пиролизный котел

В связи с тем, что дефицита твердого топлива не было ранее, и нет сейчас, конструкция автомобильных агрегатов основывалась на газогенерации. Этот процесс происходил следующим образом: после загрузки деревянных чурок происходил их розжиг, а затем медленное тление. Источником необходимой для пиролиза температуры было частично само топливо, а пиролизные газы направлялись непосредственно в карбюратор. Во время стоянки их стравливали в воздух. Преимуществом использования принципа газогенерации в подобных установках является наличие возможности топить при движении, используя при этом любое твердое топливо.

Абсолютно все современное пиролизное котельное оборудование является газогенераторным, что дает возможность иметь КПД на уровне 65-70%. При этом нет никакой ошибки в названии, так как свыше 90% энергии получается при пиролизном сгорании газов. По сути, пиролиз и газогенерация являются синонимами, обозначающими один и тот же процесс.

На заметку: принято считать котел пиролизным в случае наличия длительного процесса горения в нем твердого топлива. В них основное количество тепловой энергии вырабатывается при протекании процесса пиролиза. Масляные устройства длительного горения производят более 50% энергии за счет пиролиза легких фракций, а тяжелые при этом оседают в виде шлама. Таким образом, печи, работающие на масле называть пиролизными можно при очень большом допущении.

Терминология

Печники выражаются на собственном языке, который, порой, не понятен остальным людям. Так, хайло не является бранным словом, а представляет собой устье топки, сооруженное по определенной конструкции. Боров представляет собой горизонтальная часть дымохода, шибер – это заслонка, которая необходима для регуляции воздушных потоков и дыма. В случае пиролизного котла газоход и дымоход являются различными понятиями. В первом из них не происходит никаких процессов, а во втором продолжают происходить термохимические реакции.

Пиролизный котел в разрезе

Принципы работы

Все котлы, работающие по принципу пиролиза, функционируют одинаково:

• В камере, где происходит газификация, идет процесс тления топлива. В нее поступает снаружи первичный воздух.
• Некоторый объем кислорода, присутствующего в нем, тратиться на то, чтобы тление не прекращалось и обеспечивало требуемую для газификации температуру.
• Проходящие хайло газы, выделяемые при пиролизе, перемещаются в камеру сгорания.
• В нее же происходит поступление вторичного воздуха, и идет процесс горения пиролизных газов.
• В присутствии катализатора, в качестве которого выступает углерод топлива, идет восстановительная реакция части пиролизного газа. Результатом ее является угарный газ и окислы азота. Этот процесс требует затрат тепловой энергии.
• В камере дожигания компоненты, полученные при восстановлении, окисляются с выделением тепла.
• Продукты горения, вступившие в реакцию, движутся по теплообменнику водогрейного регистра, а затем направляются в дымоход.
• Для поддержания требуемой температуры, при которой происходит полное сгорание, служит специальная терморегулирующая система.

Пиролизный котел

На заметку: если производить отбор тепловой энергии в процессе стадий работы аппарата, когда происходит газификация, сгорание и догорание, то существенно снижается КПД теплотехнического устройства. В ходе процесса, осуществляемого таким образом, имеет место образование газов, которые не только вредны, но и опасны. Количества тепла, циркулирующего в пиролизном котле, значительно больше, чем требуется для самоподдержания процесса. Поэтому проектирование пиролизных котлов для исполнения своими руками должно происходить с пониманием процессов, происходящих в нем, чтобы не создать не только неэффективное, но и опасное устройство.

Режимы работы пиролизного котла

Розжиг

На этом этапе нужно, чтобы шибер находился в открытом состоянии. Продукты горения движутся непосредственно в дымоход

Рабочий режим

Устройство работает при закрытой заслонке, обеспечивая, таким образом, протекание процесс пиролиза. Создание тяги в газоходе достигается принудительным образом или естественным путем.

Догрузка топлива

В этот момент шибер закрыт, но тяга в газоходе еще присутствует на протяжении некоторого времени. Процесс пиролиза не заканчивается. Догрузка топлива должна осуществляться как можно быстро, так как в противном случае оно может просто сгореть.

Принцип работы

Преимущества и недостатки

К преимуществам пиролизных котлов относят:

• Принцип действия устройства позволяет высокого достичь КПД до 85%, так как топливо сжигается практически без остатка.
• Суточная загрузка топлива производится не более двух раз в сутки.
• Экономия топлива достигается возможностью производить регулировку подачи тепла в отапливаемое помещение.
• Экологичность отопительного прибора.

Пиролизные котлы, применяемые в быту, являются требовательными агрегатами:

• Обезводненное топливо свыше 30% резко снижает КПД. Это объясняется необходимостью расходовать дополнительно энергию на испарение и разложение водяного пара.
• Технические характеристики котла, полученные расчетным путем, могут быть достигнуты только в случае применения топлива, которое имеет в своем составе значительное количество сложных органических соединений.
• В процессе горения образуется сильная струя газов, которая обладает высокой химической активностью. Этот фактор обуславливает необходимость использования для устройства камеры сгорания высококачественных материалов.
• Небольшой предел регулировки по мощности. Предел форсирования котла составляет максимум 50%.
• Существенная стоимость.

Стандартное устройство пиролизного котла

Пиролиз

Конструкция пиролизного котла предусматривает наличие двух камер сгорания. Такая особенность устройства позволяет максимально полно использовать эффект пиролиза.

Первая камера служит для загрузки топлива и его пиролиза. В ней идут процессы разложения органических соединений, в результате чего образуется зола и пиролизные газы, которые перемещаются во вторую камеру.

Камеры между собой разделяются при помощи колосника.

Кроме этого, характерной особенностью пиролизного котла является создание верхнего дутья. В связи с тем, что процессы в топке сопровождаются повышенным аэродинамическим сопротивлением, возникает необходимость в организации принудительной тяги. Для этой цели применяются дымососы или вентиляторы.

Высокий уровень пожароопасности этого теплотехнического агрегата подразумевает выполнения ряда требований при монтаже пиролизного котла:

• Размещаться котельное оборудование должно в отдельном специально предназначенном для него помещении.
• Для безопасной эксплуатации необходимо соорудить вентиляционное отверстие площадью 100 кв. см.
• Установка котла должна осуществляться на фундамент, выполненный из кирпича или бетона.
• Должна быть обустроена защита топочных камер из листовой стали.
• Обязательно должно иметься свободное пространство между предметами мебели, стенами и кожухом котла минимум 200 мм.
• Необходимо провести мероприятия по утеплению дымохода. При невыполнении этого условия потери тепла неизбежны. Кроме этого, отсутствие надежной теплоизоляции станет причиной повышенного износа и поломок устройства из-за возникновения нагара и конденсата.

Пиролизный котел

Пиролизный котел своими руками

Рост популярности пиролизных котлов обусловлен рядом преимуществ этого отопительного прибора, одним из которых, помимо всего прочего, является независимость от снабжения жилища газом. Высокая стоимость заводских экземпляров техники дало толчок к изготовлению пиролизных котлов своими силами.

Выбираем инструменты и материалы

Перед сборкой пиролизного котла необходимо определиться с типом устройства, его конструктивными особенностями и подобрать подходящий типовой проект конструкции.

Для создания пиролизного котла потребуются:

• стальная толстостенная труба;
• листовая сталь толщиной 4 мм;
• профильные трубы;
• круглый прокат диаметром 20 мм;
• вентилятор центробежного типа;
• шамотный кирпич;
• терморегулирующая автоматика;
• гайки, болты, шайбы.

Минимальный набор инструментов для сборочных работ состоит из:

• сварочный аппарат для дуговой электросварки;
• болгарка;
• электродрель;
• комплект слесарных инструментов.

Схема сборки

Для определения точного количества материалов для пиролизного котла необходимо воспользоваться чертежами, которые можно найти в справочной литературе. Не имеет смысла самостоятельно создавать конструкцию устройства, достаточно подобрать наиболее подходящую из уже имеющихся. В схеме пиролизного котла должны быть обозначены: топка, теплообменник и организация подачи воды.

Схема сборки

Пиролизная печь как альтернатива котлу

Специалисты считают, что изготовление пиролизных котлов малой мощности нецелесообразно. Поэтому в домах с небольшой площадью при отсутствии возможности электрического или газового отопления, подходящим вариантом является сооружение пиролизной печи. Принцип работы такого устройства подобен тому, что используется в котлах при сгорании твердого топлива.

Сооружение классического варианта печи из кирпича, оборудованной водяным контуром является хорошим техническим решением проблемы организации отопления. Подобная конструкция объединяет преимущества двух агрегатов: традиционной печи и котла длительного горения.

Пиролизная печь

© При использовании материалов сайта (цитат, изображений) указание источника обязательно.

Пиролизный котел – один и самых перспективных на ближайшую перспективу: его КПД может превышать 90%, топливо (преимущественно пеллеты) дешево и экологично, оно изготавливается из отходов растительной биомассы. Современные технологии позволяют производить пиролизные котлы, пригодные для установки в городской квартире, но устройство таких агрегатов (см. рис.) весьма сложно, а цена высока. Поэтому наличествует большой интерес к теме: можно ли и как сделать такой полезный отопительный прибор своими руками?

Зачем эта статья?

Пиролизный котел – не печка с водогрейкой. В нем закручен, в буквальном смысле слова, целый клубок сложных процессов. И разработка работоспособного котла – серьезнейшая инженерно-конструкторская задача, требующая солидных знаний, опыта, месяцев, если не лет, напряженного труда и немалых затрат на эксперименты и обкатку готовой конструкции. Векового опыта и проверенных поколениями технических решений, как для традиционных печей, тут нет.

Примечание: Информацию о более простых печах длительного горения, эффективность работы которых основана на пиролизе, можно найти .

Чертежи пиролизного котла в свободной раздаче если и найдутся, то лишь 2-3 общих вида плюс 3-4 разреза. Имея соответствующее образование, опыт работы и посидев месяц-другой в ACAD’e и CorelDraw, деталировку можно составить самому. Но спецификаций все равно нет, из какого материала делать ту или иную деталь, можно только догадываться, либо просчитывать весь агрегат заново.

Авторы конструкций за полный комплект техдокументации просят, как правило, не очень дорого . На кофе больше уйдет, если «доковыривать» самому. Но как по ознакомительным картинкам определить, будет ли оно работать вообще, насколько эффективно и подойдет ли мне, к моим конкретным условиям и требованиям?

Аналогичные вопросы возникают у тех, кто решил купить себе пиролизную печь или котел. Производители с продавцами предлагают их наперебой, по данным обследования и замеров на месте подберут подходящую модель. Но где гарантия, что у конкурентов не найдется дешевле, экономнее и надежнее? Обратите внимание на правую часть рисунка выше. Там разрезы топок двух моделей котла одной и той же фирмы, а внешний вид почти одинаков. Какая лучше подойдет вот для этого именно дома? С холодильниками-стиралками более-менее понятно, это бытовуха привычная, а котел как выбирать?

Так вот, данная статья как раз и предназначена для того, чтобы дать и неподготовленному читателю ясное представление: что же это такое – пирокотел, что там у него внутри находится, что происходит, как все взаимосвязано и взаимодействует, на что и как влияет конструкция каждого из составляющих агрегат узлов. И дать возможность со знанием дела выбрать или модель для покупки, или прототип для повторения, или еще подковавшись «по книжкам», взяться за самостоятельную разработку.

Примечание: понятие котел отопления означает, что водогрейный контур, во-первых, полнопоточный, т.е. котел выдает расход горячей воды, необходимый для непрерывной работы системы отопления. Во-вторых, водогрейный регистр – неотъемлемая часть конструкции. В , к примеру, можно встроить водогрейку, но только для ГВС, и с накопительным баком. А можно потом и убрать, печь как грела и варила-жарила, так греть-стряпать и будет. А из котла водогрейку не уберешь, без нее, или с пустым контуром, он без аварийной автоматики прогорит или взорвется. В-третьих, варочной поверхности в котле нет и быть не может, все тепло уходит на обогрев.

Пиролиз и газогенерация

Принцип работы пирокотла основан на явлении пиролиза – термического (при повышенной или высокой температуре) разложения веществ сложного химического состава без участия дополнительных реагентов. Попросту говоря, молекулы вещества от нагрева расщепляются на более простые и легкие части. Применительно к органике в топке это значит, что продукты пиролиза гореть будут легче, сгорать полнее и тепла дадут больше.

При чистом пиролизе распад закладки топлива происходит без доступа воздуха в специальном сосуде – реторте. Далее пиролизные газы собираются в накопитель – ресивер и по мере надобности используются. По такой схеме были построены немецкие, итальянские и французские пиролизные установки для автомобилей времен войны. Для нагрева реторты использовалось тепло выхлопных газов.

КПД чистого пиролиза не очень высок, т.к. при остывании пиролизных газов часть горючих компонент осаждается. Гореть они могут, но через карбюратор их не протолкнешь. Кроме того, перед выездом нужно было довольно долго греть реторту от постороннего источника, а в поездке не забывать поддавать газку, чтобы давление в ресивере не упало, иначе не заведешься после остановки.

У нас твердого топлива и сейчас в избытке, а тогда было вообще хоть завались, поэтому наши топливные автоагрегаты строились газогенераторными: в реактор загружались деревянные чурки, разжигались чем попало и тлели еле-еле. Тепло для пиролиза давала часть самого топлива, пиролизные газы поступали прямо в карбюратор, а при длительной стоянке просто стравливались в атмосферу.

Важным достоинством газогенераторных установок было то, что их можно было подтапливать на ходу и они работали на любом виде твердого топлива. Автору известен случай, когда водитель полуторки с едва уже дышащим газогенератором (его родной дядя) на прифронтовой дороге попал под обстрел «мессера». В реактор тут же полетели валенки, ватник, ватные штаны, ушанка. Взбодрившийся движок опять потянул как следует, и водила с машиной спаслись. На хохот однополчан водила отвечал по-солдатски философски: «Жить захочешь – и … туда сунешь!»

Современные бытовые пиролизные котлы все без исключения газогенераторные. Иначе получить КПД выше 65-70% не получается. Но название «пиролизные» отнюдь не ошибочно: более 90% вырабатываемого тепла дает сгорание пиролизных газов. Поэтому далее в тексте выражения «пиролизный» и «газогенераторный» употребляются как синонимы, кроме случаев, когда иное специально оговорено.

Примечание: по умолчанию пиролизным считается также любой котел длительного горения на твердом топливе; там большую часть тепла дает также пиролиз. В масляных приборах длительного горения ( или темном печном топливе, к примеру) более половины тепла дает сгорание испарившихся легких фракций, а самые тяжелые, тоже пригодные для пиролиза, оседают в шлам на дне резервуара. Поэтому считать масляные печки пиролизными можно только с большой натяжкой.

Как устроены пирокотлы?

На рис. показано устройство пиролизных котлов самых употребительных типов. Две верхних позиции – котлы с принудительной циркуляцией в рабочем (воздушно-газо-дымовом) тракте, т.е. с принудительной тягой. Две нижние – пиролизные котлы на естественной тяге. Разберемся вначале, что у них у всех общего, а затем перейдем к частностям.

О терминологии

У печников свой язык. Хайло, к примеру, не грубое ругательство, а устье топки специальной конструкции. На рисунках боров – горизонтальная часть дымохода. Шиберы – дроссельные заслонки, регулирующие поток воздуха/газов. Иногда для определенности воздушный дроссель так и оставляют дросселем, а шибером называют его же в газоходе/дымоходе. Применительно к пиролизным котлам газоход и дымоход различают: в дымоходе все уже прогорело до углекислого газа и воды, но еще горячее. В газоходе еще идут термохимические реакции.

Примечание: в других источниках вам может встретиться название «творило». В печном деле это не мешалка-колотушка для теста, а просто-напросто дверца с задвижкой. Вспомните: отворять, затворить. Еще у печников ход печи – это ее рабочий цикл или режим горения в ней. Т.е. двух- или многоходовая печь на самом деле двух- или многорежимная.

Общее

Общий у всех пирокотлов рабочий цикл; любой пиролизный котел работает следующим образом:

• Первичный наружный воздух поступает в камеру газификации, где тлеет топливо.
• Небольшая часть его кислорода расходуется на поддержание тления, обеспечивающего температуру газификации в 200-800 градусов.
• Пиролизные газы поступают через сопло (иногда его по-печному называют хайлом, хотя работает оно совсем не так, как хайло печи) в камеру сгорания.
• В нее же поступает вторичный воздух, и пиролизные газы горят.
• Некоторая часть пиролизных газов при наличии катализатора – частиц свободного углерода из топлива – восстанавливается до угарного газа и окислов азота, на что расходуется тепло.
• Восстановленные компоненты окисляются в камере дожигания, отдавая обратно тепло.
• Прореагировавшие дымовые газы проходят через теплообменник водогрейного регистра, а затем уходят в дымоход.
• Система терморегулирования поддерживает в камере сгорания оптимальную для полного сгорания температуру.

Примечание: не вполне забывшим химию из этого ясно – отбор тепла на этапах газификации, сгорания и догорания неизбежно резко ухудшит КПД установки и даст на выходе вредные и опасные газы. В пирокотле непрерывно крутится огромное количество тепловой энергии, и нам доступно только то, что уже не нужно для самоподдержки рабочего цикла. Самодельный пиролизный котел должен проектироваться с полным знанием и пониманием этого обстоятельства, иначе получится очень плохая и опасная печь. Если где-то увидите чертежи в теплообменником в газификаторе, камере сгорания или дожигателе – в игнор без разглядывания.

Общие для пирокотлов также режимы работы. Их всего три, см. рис.

1. Розжиг. Заслонка (дроссель, шибер) прямого хода открыта. Дымовые газы уходят прямо в дымоход – слева на рис.
2. Рабочий режим, в центре. Заслонка прямого хода закрыта, идет пиролиз. Тяга в газоходе обеспечивается либо принудительно, либо естественным образом.
3. Догрузка топлива, справа. Заслонка прямого хода открыта, но тяга в газооходе сохраняется некоторое время: он разогрет, и вентилятор, если он есть, не выключается. Пиролиз не прекращается. Догрузку нужно производить быстро – кроме того, что цена топлива вылетает в трубу, может пойти угар.

И, наконец, общими для бытовых пирокотлов является также привередливость к топливу и материалам конструкции:

Из термохимии процессов в пирокотлах следует еще один их недостаток: небольшие пределы регулировки мощности при условии сохранения высокого КПД. Форсировать котел по теплу более чем на 50% не выйдет – топливо в газификаторе вспыхнет, и КПД упадет. И снизить ее более чем вдвое тоже не получится: пиролиз затухнет, КПД опять упадет, пойдет угар. Но в средних широтах тепловая мощность систем отопления по сезону должна меняться в 10-15 раз. Так что системы отопления на пирокотлах нужно проектировать в расчете на циклический режим прогрева, и крайне желательно при этом хорошенько утеплиться снаружи ЭППС. Пиролизный котел – детище века энергосберегающих технологий, в избе с земляным полом от него толку не будет.

О материалах

Самодельщику и покупателю нужно знать, что газификатор, камеры сгорания и дожигатель без жаростойкой футеровки долго не протянут. К примеру, на широко рекламируемые и, действительно, очень дешевые котлы на естественной тяге (см. далее) «Буржуй» имеется множество нареканий: за один-два отопительных сезона под камеры сгорания прогорает, литые из чугуна колосники корежатся.

Дешевизна «Буржуя» как раз и объясняется тем, что он не футерован. А состав и технология нанесения футеровки – главный секрет любой котлостроительной фирмы. И немалая доля стоимости готового изделия.

О топливе

Предпочтительные виды твердого топлива для пирокотлов – топливные пеллеты (именно под них проектируются промышленные модели) или дрова. Пиролизный котел на угле с высоким КПД проработает, пока не выйдут все летучие, их же в каменном угле не так-то много, а в древесном почти нет. Затем пойдет простое горение углерода с печным КПД. Высокоэффективный котел длительного горения на угле должен строиться на комбинированном рабочем цикле (на совмещенном ходу), при котором закладка топлива тлеет с поверхности, пиролизный цикл совмещен с горением и происходит непосредственно на гранулах топлива.

Примечание: влажность воздушно-сухой древесины может доходить до 50% Воздушно-сухая значит, что сушилась она на открытом воздухе под навесом; попросту говоря – в поленнице. Пеллеты в заводской упаковке при длительном хранении в неотапливаемом помещении могут натянуть в себя до 30% влаги. И то, и другое для пирокотла слишком много. Довести влажность очередной закладки топлива до комнатно-сухой (8-12%) можно, использовав остаточное тепло борова. Для этого над ним оборудуют самодельную сушилку для дежурной (следующей) закладки, см. рис. По расходам на отопление сразу чувствуется. В приятную сторону.

Здесь же необходимо сказать о пиролизном масле. Оно вовсе не топливо для пиролизных котлов. Пиролизное масло – продукт чистого пиролиза отходов деревообработки: кратковременного, 5-30 с, нагрева в герметичной реторте примерно до 800 градусов. Фактически, это разжиженный древесный деготь.

Теплотворная способность пиролизного масла высока, около 40 000 кДж/кг, а зольность невелика, примерно 0,2-0,3% Стоит оно дешево. Но обводненность – более 0,5%, что для жидкого топлива плохо. И содержание серы более 1%; для бытового топлива это вообще недопустимо. Кроме того, пиромасло имеет довольно сильную кислую реакцию, т.е. разъедает и металлы, и футеровку. Поэтому сжигают его только в промышленных установках с помощью горелок особой конструкции специально под него. Вот тут замена мазута М100 пиромаслом дает до 20% экономии. Но – не дома в бытовом котле.

“Принудительные” котлы

Наддув

На рис. со схемами котлов вверху слева – котел с наддувом: вентилятор нагнетает наружный воздух в газификатор, и вторичный воздух подается в камеру сгорания тоже не снаружи, а от внутренней воздушной магистрали. Давление во всем рабочем тракте выше атмосферного. Преимущества схемы в наддувом:

1. Вентилятор – обычной конструкции, хоть компьютерный.
2. Камера сгорания может быть совмещена с дожигателем, как на схеме, т.к. всегда можно обеспечить избыток воздуха в ней в любом объеме.
3. При использовании жаропрочных спецсталей можно обойтись без футеровки, т.к. температура более 1000 градусов сосредоточена в области около сопла, а у стен – 800-900 градусов.

Но эти же достоинства не позволяют получить КПД более 82-84%. Почему? Возьмите обычный кухонный дуршлаг, переверните его и подставьте под струю воды. Через сито пройдет только ее часть, а довольно много просто скатится по выпуклой сетке – в природе все стремится уйти по пути наименьшего сопротивления. Пустим воду сильнее – через сито протекает столько же, а большая часть стекает с края.

Воздух под давлением также, во-первых, частично просто обтекает закладку топлива, а нутро ее, где самый пиролиз, получает кислорода недостаточно, причем усиливать наддув бесполезно, см. пред. абзац. Во-вторых, в камере сгорания из-за этого же оказывается воздуха не то чтобы чересчур, но многовато. Температура в самой сердцевине факела не превышает 1100 градусов, и самые тяжелые продукты пиролиза не сгорают, а улетают в трубу. Их немного, но КПД 90% и более уже не добьешься.

Чем больше тепловая мощность и, соответственно, размеры котла, тем, по закону квадрата-куба, сильнее падает КПД. Кроме того, если терморегулятор косвенного типа, по температуре воды на подаче, вся система при тепловой мощности более 30-35 кВт теряет устойчивость и может пойти враскачку. Режим сгорания, особенно на слишком влажном топливе, становится пульсирующим, что опасно, и КПД резко падает. Это резко ограничивает применение в котлах такого типа простой энергонезависимой автоматики на биметалле с механикой, см. далее. На мощность более 30 кВт приходится ставить еще и датчик в камере сгорания, дорогую термопару с платиной, и управляющий процессор. Погас свет – погас котел.

Внимание!

Особо нужно сказать об опасности угара от котла с наддувом. Во-первых, раз давление в тракте выше атмосферного, малейшая трещина даст утечку пиролизных газов в помещение. Они не всегда имеют запах, но всегда ядовиты и едки.

Во-вторых, закрытая заслонка прямого хода должна блокировать от открывания загрузочный люк, а после открывания ЗПХ блокировка должна отключаться с выдержкой времени 1-3 мин. Иначе открывшему дверцу для подгрузки топлива в лицо пыхнет теми же пиролизными газами. Т.е., и здесь необходимы электроника и термостойкая электромеханика.

Откачка

Справа вверху – котел пиролизного горения с дымососом. Давление в тракте, соответственно, ниже атмосферного. Разница с наддувом принципиальная, и понять ее поможет тот же дуршлаг под краном, но уже повернутый как надо, чашей вверх. Теперь воде деваться некуда, кроме как в отверстия сита. Откроем еще кран – уровень воды в чаше повысился, давление поднялось, через сито протискивается больше. Имеем саморегулирующуюся систему.

В котлах с дымососом закладка топлива хорошо продувается: куда воздуху труднее проникнуть, там и давление будет ниже, а тяга туда сильнее. Пиролиз идет «аж бегом». Вторичный воздух можно брать снаружи: его давление больше, чем в камере сгорания. Поэтому он, стремясь расшириться, взвихривается (тут работает сила Кориолиса), отлично перемешивается в пиролизными газами и они сгорают, развивая температуру до 1200 и более градусов.

Одно только это (вспомним формулу Карно) даст повышение КПД. Еще его повысит более полное, вследствие высокой температуры, сгорание тяжелых фракций. И появляется возможность сделать «дубовый», только на механике, терморегулятор.

В его основе – термобиметаллическая пластина в водогрейном контуре. При колебаниях температуры она изгибается. От нее идет тяга к дросселю, подпускающему в дымоход наружный воздух. Перегрелась вода – заслонка приоткрылась, мотор крутит, как и прежде, прямо от сети или UPS, но наружный воздух, с более высоким давлением, оттолкнет часть дымовых газов. Давление в газификаторе и камере сгорания повысится, наружного воздуха туда поступит меньше, и пиролиз со сгоранием поутихнут точно в такт.

КПД котлов с дымососом может превышать 90%, а мощность при 100% безопасности и надежности – 100-150 кВт. Но, во-первых, вследствие высокой температуры заметным становится каталитическое восстановление, поэтому без дожигателя никак не обойтись. И весь огневой тракт должен быть основательно отфутерован, во-вторых. В-третьих, дымосос – не вентилятор. Он должен работать при высокой температуре в химически агрессивной среде.

Отставить – внимание!

Догрузку топлива в котел с дымососом можно производить безо всяких предосторожностей. Дверцу загрузочного люка и ЗПХ можно открывать-закрывать в любой последовательности. В худшем случае, вонью шибанет, но не раскаленным ядом.

Теперь, если даже забыть открыть ЗПХ при загрузке, ничего страшного не произойдет: дымосос все равно вытянет пиролизные газы. Нужно только не забыть захлопнуть люк: через 3-4 мин такого режима пиролиз прекратится, и котел нужно будет снова разжигать.

В целом преимущества отопительных котлов с дымососом настолько велики, что большинство промышленных моделей выполняются по этой схеме. Конкурируют с ними на мощностях до 40 кВт только котлы на естественной тяге. К ним мы обратимся ниже, но прежде следует поговорить об электропитании принудительных.

Электричество и UPS

Котлы с принудительной тягой требуют электропитания. Последствия его отключения могут быть двоякими. Если естественная тяга хорошая (вертикальная часть дымохода не менее 5 м), то пиролиз перейдет в пламенное горение и котел будет греть как плохая печка. Если же естественная тяга слабая (а экономия на дымоходе позволяет компенсировать значительную часть стоимости котла), то закладка топлива через несколько минут потухнет. Но перед этим даст много угара, который неизбежно просочится в комнату. Возможно, ночью, когда все спят.

Поэтому для котлов с принудительной тягой необходим источник бесперебойного электропитания – UPS. В заводских моделях он встроенный (обязательно проверьте по техописанию перед покупкой, действительно ли?) Мастеру, решившему сделать пиролизный котел самостоятельно, нужно правильно выбрать компьютерный UPS; специализированный в разы дороже и ничуть не лучше.

«Навороченный» комп с развитой периферией потребляет что-то около 300 Вт. На хорошем UPS он протянет без сети примерно час. За это время можно, к примеру, закончить рендеринг в 3D, сохраниться на диск, отправить файл заказчику, сделать контрольную копию на DVD и распечатку. Но, если заглянуть в спцификацию UPS, там будет обозначено: «Паспортная мощность – 1 кВт». Однако киловаттный утюг от него час не погладит. Он посадит такой UPS за минуту, да еще и аккумулятор с электроникой испортить может. Почему так?

Замерим ток потребления, когда сеть появится и UPS станет на заряд. Он окажется около 4,5 А, что как раз и даст 1 кВт. И полностью посаженный аккумулятор UPS «накачается» всего за 20 мин, т.е. за 1/3 часа. Дело в том, что номинальное количество циклов заряд-разряд аккумулятора обеспечивается при соотношении времени заряда/разряда как раз 1:3. «Акумыч», рассчитанный на 10-часовой разряд (в компьютерных UPS – на часовой) нужно потом заряжать таким током, чтобы полностью «накачать» его за 3 часа. Больше или меньше – количество рабочих циклов сокращается, а стоит аккумулятор для UPS недешево.

Поэтому выбирать UPS для котла по паспортной мощности нужно с трехкратным запасом. К примеру, вентилятор дымососа – 100 Вт. Считаем за 300. Держать мотор UPS должен до полного сгорания закладки топлива; допустим, 10 час. Тогда компьютерный UPS нужен на 3 кВт. В специализированном аккумулятор рассчитан на 10-24 час разряда; такие дешевле сами по себе. Но сам UPS все равно будет раза в полтора дороже компьютерного на 3 кВт. Это, скажем прямо, деньги «за звездочку».

Примечание: отключать звуковую сигнализацию UPS не нужно. Противно, особенно сквозь сон, но безопаснее будет.

Естественные

Пиролизные котлы на естественной тяге предпочтительнее принудительных на мощностях до 25-30 кВт. Они, естественно, дешевле, а проигрыш по КПД в 5-10 процентных пунктов по расходам на отопление при таких мощностях почти не чувствуется, но зато не требуется электропитание. Только нужен дымоход с хорошей тягой, высотой не менее 5-6 м. Если планируется установка котла взамен старой голландки или утермарковки, то котел на естественной тяге – оптимальный вариант.

Однако и здесь нужен выбор из двух различных типов. Первый (слева внизу на рис. со схемами котлов) – с раздельной подачей первичного и вторичного воздуха. Второй (там же справа) – с единым воздушным потоком.

Раздельная подача

Котел с раздельной подачей воздуха кое в чем похож на принудительный в наддувом: интенсивность пиролиза не максимальная, температура в камере сгорания – до 1000 градусов, поэтому можно обойтись спецсталями без футеровки. Камера сгорания совмещена с дожигателем. В целом конструкция проста; КПД – до 80%, но причина уже другая.

Без автоматики, отслеживающей и регулирующей подачу воздуха, оптимальное соотношение подачи первичного и вторичного воздуха достигается только где-то посередине всего времени выделения летучих компонент из топливной массы. Такой автоматикой снабжаются серийные модели; заодно она держит наилучшее соотношение первичного и вторичного воздушных потоков не только по мере выгорания, но и в зависимости от свойств загруженного топлива, поэтому автоматизированные котлы с раздельной подачей воздуха всеядны, а КПД их доходит до 86%. Отключение автоматики вследствие пропадания сети или ее поломки не страшно, просто КПД упадет до 70-75%, а котел можно эксплуатировать без ограничений до ремонта.

Один поток

Котел с единым воздушным потоком сложнее: камера сгорания и дожигатель разделены, нужна качественная футеровка. Так нужно, потому что воздух на пиролиз и сгорание распределяются в пиролизной камере естественным образом: топливная масса берет себе, сколько нужно для пиролиза, а остальное проскакивает мимо нее в камеру сгорания. На расчетном сорте топлива однопоточные котлы дают КПД до 87%

Котел на одном потоке требует точного расчета и/или долгой доводки опытного образца. Он критичен не только к параметрам данной закладки топлива, но и к его сорту. Однопоточные котлы чаще всего рассчитываются на пеллеты, но, для удаленных местностей с «никакой» торговой инфраструктурой и ненадежным электропитанием некоторые производители делают и дровяные котлы.

Самодельную конструкцию можно сделать двух- или многотопливной. Для этого нижнюю плиту футеровки нужно сделать сменной, с разными наборами отверстий для первичного воздуха и соплами для вторичного. Но каких трудов будет стоить ее доводка до КПД хотя бы в 80% – на ночь глядя лучше не думать.

Двухконтурные

Отопление без ГВС – нонсенс. Котлы промышленного выпуска, за редчайшими исключениями – двухконтурные. Проектируя же самодельный пиролизный двухконтурный котел, нужно, во-первых, решить, будет ли контур ГВС полнопоточным или с накопителем, во-вторых, циркуляция в ГВС будет принудительной или термосифонной, в третьих, куда засунуть змеевик-теплообменник.

Первая задача однозначно решается в пользу накопительной системы. И дело не только в том, что тратить топливо, которое денег стоит, на непрерывный подогрев воды, которой пользуются нерегулярно, неразумно. Скорее, дело в том, что воду в полнопоточной домашней ГВС уберечь от вскипания без сложной и дорогостоящей автоматики невозможно. А вскипание ГВС большого объема – серьезная авария с риском для жизни.

Вторая задача также однозначно решается в пользу термосифонно-накопительной системы. Циркуляционный насос требует электропитания. Нет сети – нет горячей воды в кране, и змеевик может закипеть. Это уже не грозит тотальным ошпариванием, но котел чинить придется, что дорого.

Третья задача решается просто: змеевик устанавливают в отопительный контур там, где температура теплоносителя в нем составляет 80-90 градусов. Это выход подачи (справа внизу на рис. со схемами котлов). Так абсолютно исключается вскипание. Но в таком случае система должна быть не сливной, т.е. заполнена антифризом и с закрытым (мембранным) расширительным баком. По эксплуатационным расходам такая дешевле водяной, но ее монтаж и начальная заправка гораздо дороже.

Второй вариант показан на рис. Здесь теплообмеенник ГВС установлен в глухом отсеке между верхом пиролизной камеры и противоточного дожигателя. Вскипание не исключено, поэтому накопитель ГВС должен быть большого объема, от 5 л на киловатт общей тепловой мощности. В таком случае вскипание воды в змеевике обойдется противным бурчанием бака ГВС и паром из его горловины, которая непременно должна быть с дренажным отверстием.

О теплообменниках

Есть две системы теплообменных регистров водогрейных котлов: огнетрубная и водотрубная. В огнетрубной системе дымогарная труба (трубы) проходит прямо сквозь водяной бак. Технологически это проще, поэтому самодельные пиролизные печки с водогрейкой часто делают по огнетрубной схеме, и это плохо.

Для эффективного нагрева воды, и высокого КПД котла, разность температур между газами в трубе и теплоносителем должна быть как можно больше. Если не нужно давление в системе выше атмосферного, то при воде в 90 градусов внутри трубы должно быть не меньше 600. Вывод? Быстро прогорит. Моряки, которым в паросиловых установках нужно не менее 4-5 ати, от огнетрубных котлов отказались еще в конце XIX в.

Водотрубный регистр сделать сложнее: нужны как минимум два бака-накопителя, на подачу и обратку, в которые нужно вварить тесный пучок из многих труб, чтобы дымовые газы как следует запутались в этом лабиринте и хорошо отдали тепло, прежде чем вылетят в трубу. Но теперь необходимый для хорошего теплообмена высокий температурный градиент работает на нас: в паровозном котле на 13 ати внешняя, контактирующая с дымовыми газами, поверхность водяных трубок нагрета всего до 400 градусов. А в бытовом отопительном без избыточного давления хватит и 200, чтобы можно было говорить о КПД более 80%. Вывод? Можно применять обычную конструкционную сталь.

О камерах и соплах

Существенно снижают КПД котлов углы с газификаторе и камере сгорания, именно по углам тепло очень любит удирать без пользы. Вспомните – неотапливаемое помещение обмерзает прежде всего по углам. Поэтому газификатор, камеру сгорания, а лучше всего и дожигатель, нужно делать покруглее. Промышленные котлы большой мощности все целиком выполняют округлыми, см. рис.

Под газификатора в котлах с принудительной тягой нужен сужающийся, чтобы закладка топлива постепенно оседала туда, а зона пиролиза оставалась на месте. В котлах на естественной тяге под плоский с колосниковой решеткой и зона пиролиза плавающая, это одна из причин, почему их КПД ниже.

Теоретически идеальная конфигурация поперечного сечения сопла – круг. Но такое сопло склонно к засорению золой, а частая прочистка не идет на пользу футеровке. Поэтому сопло выполняют в виде продольной щели; от КПД это отнимает всего 1-3 процентных пункта.

О печах из баллона

Округлость емкости для бытового сжиженного газа побуждает к мысли сделать из газового баллона пиролизную печь или котел. Ведь самодельщику очень сложно изготовить округлое изделие из листового металла толщиной не менее 5-6 мм, что необходимо для огневых частей. А толщина стенок баллона вроде подходящая.

К сожалению, не выйдет. Баллоны для бытового газа изготавливаются из обычной конструкционной стали, не обладающей ни жаропрочностью, ни химической стойкостью даже при комнатной температуре. Единственно, для чего корпус баллона пригоден – топливный резервуар для масляной печи на отработке.

Но баллон для пиролизного котла все-таки может пригодится, а именно – как накопитель горячей воды для дачной или банной ГВС. Его небольшой объем в данном случае на руку – быстро нагреется, и на двоих-троих хватит, чтобы ополоснуться под душем после дня полевых работ. А округлая форма хорошо удержит тепло при самой примитивной теплоизоляции.

Пиролиз в кирпиче

Пиролизная с водотрубным теплообменным регистром показана в разрезе на рис. Мелкие зелененькие стрелки – подача первичного и вторичного воздуха по воздушным магистралям из стальных труб с мелкими отверстиями, но наддув и дымосос не нужны; воздух и туда, и туда берется наружный. Кирпичная пиролизная печь дает КПД до 90% на естественной тяге.

Достигается это за счет большой тепловой инерции кирпичной кладки. Оптимальная температура как газификации (боковые камеры), так и сгорания (камера сгорания – посередине) поддерживаются независимо от случайных колебаний интенсивности термохимических процессов. Та же тепловая инерция кирпича-теплоаккумулятора позволяет печи самой подстраиваться под конкретное топливо. Поэтому не нужен и дожигатель.

Кроме того, двухкамерная печь еще и «двуядная»: в камеры можно закладывать разные сорта топлива. Закладки будут сгорать с разной скоростью, только и всего. Или можно одно и то же топливо загружать в обе камеры со сдвигом по времени; тогда печь точно никогда не выстудится. Наконец, прогрев печь, можно давать закладку на 1/5 часть мощности, а форсировать по теплу можно вдвое и более, что дает необходимый диапазон регулирования мощности без автоматики и электропитания.

Наверное, таких замечательных печей можно построить много, а производители котлов только давят рекламой? Вовсе нет. Инженерной методики расчета кирпичных пиролизных печей разработать пока не удается. Каждая – плод раздумий, трудов или просто удачи мастера-печника, умеющего сложить пиролизную печь. Стоимость готового прибора – соответствующая.

Самодельщикам можно дать только самые общие рекомендации:

• Кладка огневой части – только из шамотного кирпича; на рисунке выделено светлым.
• Полная перевязка швов как в каждом ряду, так и между рядами.
• Половинки и трехчетверки – только готовые, с равномерно обожженной со всех сторон поверхностью; сердцевина каждого кирпича должна оставаться внутри.
• Швы в однородной кладке – 3 мм; между шамотом и красным кирпичом и любым кирпичом и сталью – 6 мм.
• – глиняный средней жирности и текучести (сметанообразный); глина и песок – 1:1.
• Песок – чистый белый кварцевый просеянный и прокаленный, горный, карьерный или овражный, с угловатыми или шероховатыми гранулами. Окатанный речной песок не годится.

Возникают эти ограничения из-за опасности образования микротрещин, незаметно выпускающих в помещение угар и пиролизные газы. А склонность печи к микротрещиноватости обусловлена большими тепловыми напряжениями в ее теле. К примеру, округлый речной песок будет сцепляться с глиной на порядок хуже, чем шершавый. Уширение швов кладки ради упрощения порядовки даст концентрацию тепловых напряжений на них, и – те же трещины, и т.п.

Напоследок – печь 007!

«Суперпечка» не согревает граммом угля новорусский особняк. Она изготовлена на скорую руку из консервных банок разного диаметра, вставленных одна в другую, см. рис. Отверстия не обязательно должны быть круглыми и расположенными равномерно по высоте и окружности; их можно просто пробить лезвием ножа. В верхние отверстия во внутренней банке затягивается воздух, в котором хорошо догорают отходящие от тлеющей топливной закладки пиролизные газы, так что печка эта с полным правом пиролизная.

Охотники, рыболовы, туристы, бойцы, прошедшие курс выживания, давно знают эту конструкцию как печку-щепочницу. Широким кругам она стала известна как «печка Бонда», когда агент 007 в какой-то из серий бондианы с ее помощью спас жизнь себе и хорошей героине.

Кто там тогда бондил, Шон Коннери, Питер О’Тул, Пирс Броснан или кто-то еще, не упомнишь уже. Но щепочница (в которой, кстати, хорошо горят также веревки и тряпье) реально спасла жизнь многим и многим: на ней можно обогреть двухместную палатку или шалаш, а заодно сварить кашку из концентрата или ушицу.

Так что пиролиз – удел не только сложнейших агрегатов, разработанных и сделанных с применением высоких технологий. Он и просто так может выручить, имейте в виду.

Видео: пиролизный котел-буржуйка в работе

В последнее время всё большую популярность среди владельцев частных домов, магазинов и небольших производств, приобретают .

Этот вид твердотопливного отопительного оборудования является наиболее перспективным по целому ряду причин:

• его коэффициент полезного действия составляет более 90 %;
• топливо, сжигаемое в его топках, а речь идёт преимущественно о пеллетах, экологичное и дешёвое;
• современные технологии делают возможным создавать настолько совершенные котлы, что их можно устанавливать даже в городских квартирах.

Учитывая всё это, не удивительно желание людей сделать такой агрегат своими руками. Итак, давайте разберёмся, можно ли в домашней мастерской изготовить исправно работающий .

Принцип работы твёрдотопливного котла

Этапы работы пиролизного котла

Этот агрегат в своей работе использует принцип разложения твёрдого органического топлива на кокс и пиролизный газ, с дальнейшим дожиганием последнего.

По сути, процесс образования тепла делится в таком котле на два этапа:

1. Обычное горение твёрдого органического топлива в первой топке при недостаточной подаче кислорода (тление с выделением большого объёма пиролизного газа).
2. Горение летучих веществ во второй топке.

Методика подвода воздуха к камерам горения

Особое внимание следует предъявить к таким показателям, как диаметр и высота дымохода, особенно это касается котлов, работающих на естественной тяге.

Её должно быть достаточно для преодоления сопротивления котла и дымоходной трубы, а также для создания разряжения внутри топки порядка 16 – 20 Па. Диаметр дымохода должен соответствовать выходному патрубку, а его высота составлять 5 и более метров.

Что касается принудительной подачи воздуха, то она может быть осуществлена по трём различным схемам:

1. Установка нагнетательного вентилятора (самый дешёвый вариант).
2. Установка дымососа на выходе из котла (наиболее безопасная конструкция, поскольку не допускает выброса пламени в сторону оператора при открытии дверей топки).
3. Установка вентиляторов с обеих сторон (чаще применяется на котлах большой мощности).

Управление горением

Автоматика управления котлом должна быть по возможности более качественной, поскольку от её исправной работы зависит не только тепло в доме, но и безопасность жильцов.

Процессор способен управлять режимами продувки, насосом перекачивающим теплоноситель в системе отопления, оборотами вентиляторов, к нему можно подключать комнатный термостат. По желанию владельца можно переходить из автоматического режима управления на ручной и наоборот.

Форсунка пиролизного котла представляет собой щелевидный проём между камерами газификации и сгорания, через который принудительно осуществляется подача пиролизного газа.

Способы самостоятельного изготовления

В сети можно встретить массу вариантов изготовления пиролизных котлов из самых разных подручных материалов. Рассмотрим самые распространённые из них.

Первый вариант – это простой котёл из газового баллона. Казалось бы, округлые стальные ёмкости из достаточно толстой стали идеально подойдут для изготовления топок, тем более что мастеру самодельщику не просто придать нужную форму железному листу толщиной в 5 мм, а тут уже почти всё готово.

Но, к сожалению, ничего хорошего из этой затеи не выйдет. Обычная конструкционная сталь, применяемая для изготовления баллонов, не обладает необходимым уровнем жаропрочности и химической стойкости, поэтому стенки топок, сделанных из них, быстро прогорят.

Но найти применение баллону в отопительной системе все же можно. Из него выйдет отличный топливный резервуар для котла, работающего на отработке.

Второй вариант – пиролизный котел из кирпича. Такой пиролизник обладает коэффициентом полезного действия до 90%. Такой показатель достигается благодаря высокому уровню тепловой инерции кирпича, позволяющему поддерживать в камерах газификации и сгорания оптимальный температурный уровень вне зависимости от интенсивности протекания термохимических реакций внутри них.

Кроме того, кирпичный котёл можно переделать таким образом, чтобы вышло две камеры газификации. И сделать так, чтобы они работали на различном – одна на дровах, а вторая – на угле.

Благодаря различной продолжительности газообразования, а также сдвигом во времени загрузки топлива можно добиться того, что котёл никогда не будет выстуживаться.

И третий вариант –минипечь, работающая на опилках, стружке, тряпье. Изготавливается из пары банок из-под консервов различного диаметра, вставленных друг в друга. В нижней баночке тлеет топливо, а в отверстия, пробитые ножом в днище верхней, затягивается пиролизный газ и сгорает там.

Материалы и инструменты

Набор инструментов и расходников зависит от того, какую разновидность котла было решено сделать.

К примеру, для того, чтобы изготовить цельнометаллический пиролизный котел длительного горения своими руками, понадобятся:

• сварочный аппарат;
• мощная «болгарка» с отрезными и шлифовальными кругами;
• электрическая дрель;
• электроды;
• управляющая автоматика;
• дутьевой вентилятор;
• листовой металл толщиной в 3-4 мм;
• набор толстостенных труб диаметром в 20, 32, 57 и 159 мм;
• стальная полоса30Х4 мм 80Х5 мм;
• стальная профтруба 60Х30Х2 мм и 80Х40Х2 мм;
• шнур из асбеста;
• стальной прут;
• штамповочный кирпич;
• схема котла.

Для кирпичного пиролизника понадобятся немного другие расходные материалы:

• кирпич керамический;
• кирпич шамотный;
• стальной лист толщиной в 4 мм и более;
• колосники из чугуна;
• вентилятор наддува;
• управляющая автоматика;
• дверцы топки и поддува;
• схема котла.

Нюансы сборки

В первую очередь следует составить подробный чертёж будущего агрегата. После чего подбираются или изготавливаются все детали котла, согласно разработанному чертежу.

1. Для изготовления обеих камер лучше всего подойдёт легированная жаропрочная сталь, имеющая толщину не менее 5 мм, однако, для удешевления конструкции можно пользоваться и простой углеродистой сталью, только обязательно следует выложить нижнюю часть камеры газообразования и днище камеры сгорания, на которое направлен огненный факел, при помощи огнеупорного кирпича.
2. Водяная рубашка, крышка, дверцы варятся из стали толщиной в 3 мм.
3. Внутрь водяной рубашки следует поместить жаротрубный теплообменник, для изготовления которого идеально подходят бесшовные трубы, диаметром 48 либо 57 мм, выполненные из углеродистой стали.
4. Обеим камерам следует придать по возможности более округлую форму, поскольку не отапливаемые углы существенно снижают КПД.
5. Сопло форсунки выполняется в виде продольной щели, поскольку такая форма меньше способствует засорению золой, чем круг.

Людям, которые решили использовать для обогрева своих домов и сооружений пиролизные котлы, для их полноценной и продолжительной работы, следует выполнять ряд несложных правил:

1. Дымоход лучше делать высотой от 5 до 7 метров и выше из сэндвич-труб.
2. Впервые протапливать котёл следует с максимальной мощностью, на протяжении не менее 5 часов, при этом помещение должно хорошо проветриваться.
3. Чистка дымохода проводится каждые пару месяцев.
4. Укладывать дрова в камеру газообразования следует как можно плотнее.
5. Чистка маленького котла проводится скребком либо щёткой из металла, а больших агрегатов – сжатым воздухом, с открытой дымовой заслонкой.
6. Перед окончанием отопительного сезона топливо полностью выжигается, а, как только конструкция остынет, проводится чистка котла. Все движущиеся части смазываются.

Самодельные пиролизные котлы пользуются всё большей популярностью по причине дороговизны подобных котлов, изготовленных в заводских условиях. Единственным недостатком таких агрегатов можно считать только их требовательность к подготовке топлива (его влажность не должна превышать 25%).

Ну, а в остальном изготовленный самостоятельно пиролизный котёл станет достойной альтернативой любому из представленных на рынке разновидностей готовых отопительных агрегатов.

Смотрите видео, в котором подробно показывается, как сделать пиролизный котел своими руками:

Чем отапливать дом в холодные зимние дни? Доступ к газовой магистрали есть не везде, да и цены на «голубое топливо» постоянно растут. Дровами или углем - неудобно, электричеством - слишком дорого. Там, где есть возможность использовать в качестве топлива древесину или специальные прессованные брекеты, оптимальным выходом считается установка, в которой используются принципы пиролизного горения. КПД такого агрегата довольно высок, но цены на промышленные модели ощутимо «кусаются». Очевидное решение проблемы - изготовить пиролизный котел своими руками. Немало умельцев успешно осуществили этот сложный процесс. Давайте и мы с вами разберемся в этом вопросе.

Что такое пиролизное горение

Топить дровами не слишком удобно, поскольку в обычных условиях древесина сгорает очень быстро, а значительная часть тепла при этом не используется. Приходится постоянно загружать топливо в котел или печь. Пиролиз предполагает создать такие условия, при которых топливо сгорает значительно медленнее, отдавая при этом заметно большее количество тепла. Достигается такой эффект, когда древесина сгорает при пониженном содержании кислорода, т. е. очень медленно. В результате образуется зола, кокс и горючий газ.

Этот газ в пиролизной установке смешивается с воздухом и тоже сгорает при очень высоких температурах, выделяя значительное количество тепловой энергии. Таким образом, принцип работы пиролизного котла включает два этапа горения:

• сначала при ограниченном поступлении кислорода сгорает древесина, выделяя горючий газ;
• затем происходит сгорание воздушно-газовой смеси.

Подобный принцип двухэтапного горения используется в различных самодельных установках, например, в дровяной печи медленного сгорания и даже в твердотопливных генераторах, позволяющих использовать дрова в качестве топлива для автомобилей. Однако работу пиролизного котла следует правильно отрегулировать, чтобы не повредить отопительную систему дома.

Высокая цена промышленных котлов вполне оправдана. Во-первых, потому что при их создании используются высококачественные материалы, способные выдерживать высокую температуру горения (жаростойкое железо, 8-миллиметровая легированная сталь, шамотная глина и т.п.). Во-вторых, из-за сложной системы автоматического управления, которая и обеспечивает высокую эффективность работы оборудования.

Чтобы обеспечить максимальный эффект горения, учитывается температура прогрева дров и их исходная влажность, поскольку процесс испарения воды заметно влияет на количество выделяемой энергии. Чтобы управлять процессом горения, необходимо тщательно контролировать количество воздуха, подаваемого в установку. Подача воздуха осуществляется с помощью вентилятора, для работы которого понадобится постоянный доступ к электроэнергии. Наличие вентилятора превращает пиролизный котел в электрозависимую установку. При отключении электроэнергии рекомендуется использовать источник бесперебойного питания UPS или другое аналогичное устройство.

Преимущества и недостатки использования пиролизного котла

Пиролизные котлы имеют следующие достоинства:

• отсутствие сажи и едкого дыма, минимальное выделение отходов горения; Это один из самых экологически безопасных видов печей;
• для работы можно использовать любое твердое сухое топливо, например, отходы швейного производства;
• качественное топливо обеспечивает 12 часов непрерывной работы котла на одной порции горючего, то есть, загружать дрова придется лишь два раза в день;
• экономичная технология, расходы на оплату коммуналки снижаются в среднем на 60% за год;
• применение технологии пиролиза позволяет автоматизировать управление процессом горения, что повышает безопасность печи.

Недостатки также следует учесть:

• прежде чем оборудование окупится, придется вложить немалые средства в покупку котла и его установку, но уже с первых дней работы станет ощутима его экономичность;
• используемое топливо должно иметь влажность около 20%, иначе горение прекратится. Поэтому влажное топливо нужно досушивать;
• котел может погаснуть при недостаточно высокой температуре теплоносителя. Эту проблему решают с помощью монтажа обходной трубы. Такое изменение усложняет конструкцию и снижает эффективность работы.
• если для нагнетания воздуха используется электрический насос, то работа котла становится зависимой от электросети.

Разбор схемы, чертежей и расчетов

Чтобы лучше понять принцип работы устройства, рекомендуется изучить схему пиролизного котла.

На ней отражено положение таких необходимых элементов, как:

• отверстие для воздуха;
• камера сгорания;
• дымовые каналы;
• трубы для подачи и отвода воды;
• регуляторы;
• место установки вентилятора и т. п.

Поскольку пиролизный котел устройство довольно сложное, рекомендуется при его изготовлении придерживаться чертежа. Одна из самых распространенных моделей устройства, которая подходит для самостоятельного изготовления, представлена ниже:

На этом чертеже подробно представлена конструкция пиролизного котла, который можно сделать своими руками. Рекомендуется точно соблюдать все указанные разработчиком размеры

Обычно для частного дома используют котел мощностью 40 кВт. Если этот показатель необходимо увеличить или уменьшить, рекомендуется соответственно изменить и параметры устройства. Необходимые данные представлены в таблице:

Чтобы сделать своими руками пиролизный котел подходящей мощности, нужно изготовить элементы соответствующего размера. Правильное соотношение размеров гарантирует успешный результат

Котел мощностью 25-30 кВт может стать оптимальным выбором для небольшого дома. Изготовление небольшого агрегата позволит сэкономить и время, и средства.

Как сделать агрегат своими руками

Чтобы сделать такое сложное устройство, понадобится достаточно широкий набор инструментов и материалов. Вот примерный их список:

• электрическая дрель;
• сварочный аппарат (рекомендуется модель постоянного тока);
• несколько упаковок электродов;
• болгарка;
• шлифовальный круг на 125 мм;
• отрезной круг на 230 мм;
• металлические листы 4 мм;
• набор труб различного диаметра;
• набор профтруб 2 мм;
• несколько полос стали разной ширины и толщины;
• вентилятор;
• термодатчик.

Из металлических листов

1. Приобрести стальные листы и трубы, разрезать их на куски нужного размера можно на металлобазе. Рубка гильотиной обеспечит точность размеров, позволит сделать идеальные срезы и ровные сварные швы.

   

   Разрезать лист стали на куски

2. Сначала нужно сварить камеру сгорания и газовую, для этого берем стальные листы. Между камерами крепим опоры для колосника, который будет служить перегородкой.

   

   Сварить корпус котла

3. К готовым камерам приварить заднюю стенку, а на боковые – воздухоотводы. Их можно изготовить из швеллера или профтрубы, предварительно проделав отверстия для вентиляции. В камере сгорания прорезать отверстие для крепления воздушной трубы и приварить к ней патрубок. Между патрубком и дымоходом смонтировать дымосос. Воздушная труба соединяется с пиролизным котлом специальной профтрубой 20х20.
4. Затем сварить трубчатый теплообменник. Для него нужно взять два прямоугольных листа и прорезать в них отверстия под трубы. Диаметр трубок равен 57 мм. Трубу 57 мм разделить на равные отрезки, вставить и приварить к отверстиям в пластинах по периметру, получается готовая конструкция. Дроссельную заслонку и теплообменник нужно прикрепить к котлу.

   

   Сделать теплообменник

5. Приварить переднюю стенку с предварительно вырезанными круглыми отверстиями для труб входящего и выходящего воздуха. Теперь можно монтировать крышку, а на место заслонки крепить боров. Металлической щеткой или болгаркой со специальной насадкой зачистить все сварные швы. Внутренняя часть готова. Котел должен быть полностью герметичным, поэтому на этом этапе необходимо проверить качество сварки с помощью воды, предварительно закрыв заглушками отверстия для залива теплоносителя. Места протечек нужно промаркировать и заварить.

   

   Выполнить шлифовку корпуса

6. Собрать внешний кожух из металлического листа толщиной 4 мм и уголка. Прикрепить резьбовые шпильки для открывания дроссельных заслонок и утеплить верхнюю крышку. Снаружи всю конструкцию закрыть внешним кожухом, затем монтировать воздухоотводную трубу.

   

   Выполнить монтаж воздуховода

7. Далее наварить петли, надеть на них дверцу, футеровать ее шамотным кирпичом, выложить кирпич и в нижнюю камеру. Вырезать газовую щель форсунки, размеры которой зависят от планируемой мощности котла.
8. Еще раз проверяем герметичность с помощью компрессора и ликвидируем недочеты сварки. Улучшить показатели котла можно, прикрепив к воздуховодной трубе вентилятор для нагнетания кислорода. Корпус покрываем слоем огнеупорной краски из баллона. Крепим группу безопасности для контроля температуры и автоматику для управления.

Из газового баллона

Если в хозяйстве есть использованный старый газовый баллон, то из него можно самостоятельно сделать отличный пиролизный котел. Оптимальный объем баллона для работы 50 л. Дополнительно понадобится арматура, полоса стали.

Принцип работы пиролизного котла из газового баллона

1. Баллон обрезать вверху, удалить закругленную часть, из которой можно будет сделать крышку. отшлифовать, сбоку нужно вырезать загрузочное отверстие, куда будет поступать топливо. Сгоревшие дрова будут проваливаться вниз сквозь решетку из арматуры, оставляя минимум золы и сажи.

   

   Срезать у газового баллона верхнюю часть

2. Приварить дымоход. Для лучшей тяги он делается разного диаметра в начале и в конце. Сверху конструкцию покрыть огнеупорной краской.

   

   Выполнить монтаж дымохода

3. Сделать поршень из трубы и железного диска, к которому приварить лопасти. При горении лопасти крутятся и создают вихри воздуха, а диск препятствует возникновению открытого пламени. Дрова тлеют и получается пиролизный эффект.

   

   Сделать поршень для котла

Из кирпича

Печь из кирпича будет более громоздкой, для нее необходимо выделить специальное место. Чтобы пол выдержал значительный вес печи и не подвергся деформации, необходимо сделать фундамент из бетона, разобрав часть финишного напольного покрытия.
Важно понимать, что кирпичом обкладывается металлический котел, поэтому предстоят не только кладочные, но и сварочные работы.

Для строительства печи мастеру следует подготовить материалы и инструменты:

• обычный кирпич для выкладки основания, 100 шт. шамотного кирпича, 350 шт. огнеупорного керамического кирпича. Количество может варьироваться в зависимости от габаритов котла;
• поддувальная и топочная дверцы;
• базальтовый картон;
• лист стали размерами 6000х1500 мм и толщиной 3-4 мм;
• профтруба 800х400 и трубы 57 мм, 32 мм и 159 мм;
• чугунный колосник - 3 шт.;
• вентилятор, мощностью не менее 300 Вт;
• рычажный терморегулятор;
• сварочный аппарат;
• дрель;
• болгарка с большим и малым диаметром круга;
• набор электродов;
• термодатчик.

Пошаговая инструкция для монтажу кирпичной пиролизной печи:

• рекомендованная толщина стали, которая используется при самостоятельном изготовлении пиролизного котла, составляет 4 мм. Однако в целях экономии для корпуса устройства можно использовать трехмиллиметровую сталь;
• загрузочное отверстие для топлива у самодельных моделей обычно размещают несколько выше, чем у обычных твердотопливных котлов;
• обязательно нужно установить ограничитель, который позволит контролировать количество воздуха, поступающего в топливную камеру, а также своевременно подкладывать дрова или брикеты;
• для изготовления ограничителя можно использовать трубу диаметром около 70 мм, длиной чуть больше корпуса устройства;
• к нижней части ограничителя следует приварить стальной диск, образующий со стенками трубы зазор около 40 мм;
• для установки ограничителя в крышке котла следует сделать соответствующее отверстие;
• загрузочное отверстие для дров следует сделать прямоугольным. Закрывают это отверстие дверцей, со специальной стальной накладкой, обеспечивающей надежное прилегание;
• ниже необходимо сделать отверстие для удаления золы;
• трубу, по которой движется внутри котла теплоноситель, нужно сделать с изгибом, чтобы максимально улучшить отдачу тепла;
• количество теплоносителя, поступающего в котел, можно регулировать с помощью установленного снаружи вентиля.

Корпус пиролизного котла следует изготавливать из достаточно прочной стали, способной выдержать высокую температуру. Толщина металла должна быть не менее 3 мм

Какое топливо использовать

Для экономичной и эффективной работы пиролизного котла можно использовать любое твердое топливо: дрова, уголь, торф, пеллеты, другие горючие материалы. Главное условие, необходимое для поддержания процесса пиролизного горения – низкий показатель влажности, не более 20 %. Более влажное топливо необходимо специально досушивать до нужного уровня.
Возможность использования отходов древесного, швейного, маслобойного и других видов производства, делает эту печь еще более выгодной в эксплуатации. Содержание древесины при этом должно быть не менее 70%.

В обычных печах дрова нужно подкладывать каждые два-три часа. На зимний период уходит примерно 10 кубометров дров. В пиролизных котлах горение дров продолжается 12 часов, экономия за зиму составляет до 40%.
Уголь горит гораздо дольше, до пяти суток, соответственно экономится не только топливо, но и время. Существуют модели, которые оснащены автоматикой для подачи топливных гранул, то есть работают в автономном режиме длительное время.

Требования безопасности и правила эксплуатации

Котлы длительного горения, как и любое другое отопительное оборудование является пожароопасным, поскольку процессы горения в таком устройстве могут достигать очень высоких температурных показателей. При его монтаже и использовании нужно соблюдать следующие рекомендации:

• размещают котел на бетонном или кирпичном основании, перед топкой кладут металлический лист толщиной от 2 мм, для защиты пола от случайно выпавших угольков;
• расстояние до стен не менее 20 см, и как можно дальше от мебели;
• желательно наличие отдельной котельной, проем для вентиляции в ней должен быть размером не менее 100 кв. см;
• рекомендуется также тщательно утеплить дымоход, по которому отводятся продукты горения. Отсутствие теплоизоляции не только приведет к теплопотерям, но и вызовет образование дегтя и конденсата, которые способствуют преждевременному износу оборудования и многочисленным поломкам;
• автоматика с термодатчиками позволит наладить автономную работу котла и обеспечит пожарную безопасность. Именно автоматика регулирует правильное смешивание горючего газа с воздухом по специальной схеме;
• обязательно устанавливают группу безопасности котла: манометр, автоматический воздухоотводчик и аварийный клапан, который стравит воздух при избыточном давлении;

Строительство или сборка котла длительного горения – дело не простое и не дешевое. Произведя один раз все затраты, расчеты и выполнив все работы строго по технологии, рачительный хозяин получает экономичный и высокопроизводительный котел, который в процессе работы сэкономит семейный бюджет и время, делает дом теплым и уютным в зимние холода. При соблюдении правил работы эта печь будет отапливать комнаты и греть воду, будет исправно работать долгие годы.

Похожие статьи