Применяем пиролиз опилок в домашних условиях для получения топлива

<index>

Пиролизные котлы давно завоевали популярность у владельцев частных домов — по значению КПД они приближаются к газовому оборудованию, при этом могут быть установлены даже в любом доме и не зависят от наличия газа и электричества. Пиролизный котел можно сделать самостоятельно, сэкономив немало денег.

Отличия и преимущества

В обычных дровяных котлах и печах с водяным отоплением древесина сгорает довольно быстро, и одной загрузки дров хватает на 3-4 часа. Отопительное оборудование при этом требует постоянного внимания, ведь если огонь в топке потухнет, то теплоноситель остынет, и в доме станет холодно. Эта особенность твердотопливных котлов часто вынуждает домовладельцев устанавливать дополнительный электрообогрев или устанавливать котел длительного горения.

Котлы пиролизного типа, отличаются длительным временем работы на одной загрузке. Они могут использовать в качестве топлива дрова или пеллеты — прессованные отходы деревообработки. Длительность работы таких моделей обусловлена особым режимом работы, основанном на пиролизе.

Видео: принцип работы котла

Пиролиз — что это такое, и как его используют в котлах

Процесс горения древесины достаточно сложен. Она состоит из волокон целлюлозы, скрепленных связующим веществом — лизином. При нагреве эти связи разрушаются, и начинается выделение газа, а древесные волокна начинают темнеть и обугливаться. Газ, называемый пиролизным, содержит горючие элементы, в том числе водород. Нагреваясь от горячей поверхности тлеющего полена, он воспламеняется и образует яркий огонь.

Повышенное содержание кислорода в зоне горения увеличивает размер пламени. Это можно заметить при открывании топочной дверки — дрова сразу начинают гореть ярче. Сгорание пиролизных газов сопровождается активным выделением тепла, от чего тление дров усиливается, и очень скоро они сгорают до углей. Пламя при этом может достигать высоты более метра, при этом греется не только печь, но и дымоход, а горячие, не до конца прогоревшие газы с высоким содержанием сажи выходят в трубу.

Конструкция пиролизного котла позволяет сжигать дымовые газы в отдельной зоне дожига. При этом дрова в зоне газогенерации тлеют долго и равномерно, с постоянной температурой. Чтобы избежать активного горения топлива, поступление воздуха в загрузочную камеру ограничивают с помощью заслонки. К зоне дожигания газов воздух, напротив, нагнетают, иногда с помощью вентилятора, но чаще — с использованием естественной тяги.

Конструкция

Внешне котел пиролизного типа не сильно отличается от твердотопливного аналога. В корпусе из стали или чугуна расположена топка, оснащенная дверкой или люком для загрузки топлива. Топка может быть разделена на камеры газогенерации и дожига с помощью перегородок, но иногда деление условное, и процессы происходят в разных зонах топки.

Для чистки от золы в нижней части камеры загрузки топлива расположен колосник, а ниже — зольник с дверцей или ящиком для сбора золы. Отдельной дверцей для прочистки оснащается также зона дожига, так как в ней часто образуется сажа, и требуется ее прочистка.

Рядом с топкой расположен теплообменник, по которому циркулирует выбранный для системы отопления теплоноситель: антифриз, тосол или специально подготовленная вода. Он оснащен двумя штуцерами для подключения труб отопительного контура.

Для отвода дыма предназначен подключаемый к дымоходу патрубок, подсоединенный к топке в зоне дожига. Он может быть оснащен датчиками температуры и шибером для регулирования тяги.

Видео: конструкция пиролизного котла

Достоинства и недостатки

• Несомненное преимущество, благодаря которому пиролизные котлы по удобству использования приближаются к газовым — это эффективность и высокий КПД. Но этим перечень достоинств котла не ограничивается, их отличают также:
• длительная работа на одной загрузке топливника — до 48 часов в мощных моделях, до 18 часов — в бытовых;
• доступность и разнообразие потребляемого топлива — пиролизные котлы могут работать также на пеллетах, брикетах, стружке и обрезках досок, а некоторые модели даже на опиле;
• котлы имеют компактные размеры, для их установки достаточно небольшого отдельного помещения;
• температура дыма на выходе из котла невысока, максимум 200 градусов в режиме растопки, что позволяет использовать недорогой и удобный в сборке металлический сэндвич-дымоход;
• дым содержит незначительное количество сажи, не загрязняет атмосферу и кровельное покрытие;
• современные модели оснащены автоматическим регулятором тяги, позволяющим установить режим отопления и не тратить время на регулирование режима;
• срок использования котла — от 15 лет.

Недостатки котлов пиролизного типа:

• требовательны к влажности используемой древесины, она не должна превышать 20 процентов;
• требуют правильного монтажа отопительного контура, о чем будет рассказано ниже;
• покупные котлы, особенно чугунные модели, довольно дорогие, по цене сравнимы с газовым оборудованием.

Как можно заметить, все недостатки пиролизных котлов устранимы за счет правильной эксплуатации. А уменьшить стоимость отопительного оборудования можно, сделав самодельный котел — это вполне реально, если провести расчет тепловой мощности, а также найти готовые чертежи или сделать их своими руками по эскизам опробованных моделей.

Чертежи и описание

Предлагаемый для сборки самодельный котел, представленный на чертеже, выполнен своими руками по типу пиролизного котла верхнего горения с принудительным наддувом воздуха в камеру сгорания.

Принцип его действия таков:

• в топливник через дверку, расположенную в верхней части корпуса, закладывают разовую порцию топлива и разжигают их сверху;
• вентилятор-дымосос, установленный в верхней части корпуса, направляет выделяющийся при горении дым в камеру дожигания;
• там происходит окончательное догорание газов и содержащихся в них горючих включений;
• дым отводится через дымовой патрубок, расположенный в задней части котла, в дымоход;
• зола, образующаяся при топке, через колосниковую решетку попадает в зольник, который находится ниже топочной камеры;
• топку окружает водяная рубашка, играющая роль теплообменника и термоизоляции стенок котла;
• вода в теплообменник поступает через нижний штуцер, расположенный в задней части котла, а отводится в систему — через верхний;
• на верхней плоскости котла расположен контроллер, позволяющий регулировать режим, а внутри теплообменника — температурный датчик.

На чертеже представлены размеры котла и обозначения его конструктивных частей. Часть размеров обозначена буквенным кодом — их уточняют по таблице и выбирают по желаемой мощности котла. Эти размеры определены тепловым расчетом, от них зависит правильная и бесперебойная его работа.

Материалы и инструмент, необходимые для сборки

Корпус котла делают своими руками из листовой стали и металлических труб с помощью сварки. Поэтому перед его изготовлением необходимо подготовить:сварочный инвертор, электроды;</li>болгарка с отрезными и шлифовальными кругами;</li>дрель с набором сверл по металлу;</li>электролобзик.

Материалы и их примерное количество:

• 3 листа стали стандартного размера 1250х2500 мм, толщина 4-5 мм, лучше холодный прокат — его меньше ведет при скачках температуры;
• 2 листа оцинкованной стали 1250х2500 мм, толщина 1,5-2 мм;
• металлическая труба Ø32 мм, толщина стенок 3,2 мм;
• металлические трубы Ø57 мм, толщина стенок 3,5 мм;
• металлическая труба Ø159 мм, толщина стенок 4,5 м, общая длина 0,5 м;
• профильная труба двух сортотипов: 60х30х2 и 80х40х2;
• фурнитуру для дверок — ручки, задвижки;
• метизы;
• шамотный кирпич для футеровки топки;
• асбестовый шнур для термоизоляции дверцы.

Точное количество материала необходимо уточнить по рабочим чертежам. Кроме этого, необходимо подготовить дымосос — вентилятор необходимой мощности, термодатчик, контроллер и источник бесперебойного питания на ~220 В. Мощность вентилятора определяется с помощью расчета.

Технология сборки

1. следовательность операций может быть различной, но опыт мастеров показывает, что сборку котла своими руками лучше проводить так:
2. По приведенному базовому чертежу выполняют рабочий, с размерами, уточненными по таблице и расчету.
3. Из листов металла и труб болгаркой вырезают заготовки для сборки агрегата. Отверстия для труб и штуцеров выполняют с помощью дрели и электролобзика или плазмореза — второй вариант предпочтительнее, так как позволяет сделать идеально ровный срез.
4. Сваривают топочную камеру из металла 4-5 мм толщиной. Вваривают перегородку, образующую дымооборот в задней части топки. Между загрузочной камерой и зоной дожига из уголка или стальной полосы делают опору для колосника. Колосник лучше устанавливать чугунный — он прослужит дольше, а при деформации или прогорании можно легко его снять и заменить.
5. К камере в верхней его части приваривают дымовой патрубок и трубу с заслонкой для подачи воздуха. На выходе предусматривают посадочные места для дымососа.
6. Выполняют проемы для дверок топочной и зольной камеры из обрезков металла.
7. Наваривают перемычки, которые будут соединять внутреннюю и внешнюю стенки теплообменника и компенсировать перепады давления. Их можно сделать из стальной полосы. Перемычки должны располагаться вертикально, чтобы не мешать естественной циркуляции теплоносителя.
8. Постепенно приваривают внешние стенки теплобменника, соединяя их с перемычками. В отверстия на задней стенке котла приваривают штуцера для подачи воды в систему.
9. Делают из листового металла дверцы. Их выполняют двойными со слоем теплоизоляции — асбестовой тканью. Дверки крепят к котлу на петли или продумывают другой тип крепления.
10. Топку в зоне дожига футеруют шамотным кирпичом в четверть кирпича на жаропрочный раствор.
11. К котлу приваривают или крепят на болты регулируемые ножки, позволяющие выставить его строго горизонтально.
12. Корпус шлифуют, удаляют окалину, после чего своими руками покрывают его жаропрочной краской из баллона.
13. Устанавливают дымосос между дымовым патрубком и дымоходом, подключают его к сети.
14. На верхней части котла устанавливают контроллер, а датчик размещают в теплообменнике рядом с выходным штуцером.

На этом сборка котла закончена, и можно подключать его к системе отопления и приступать к наладке.

Подключение котла к отопительному контуру

Котлы длительного горения, сделанные своими руками, могут работать в системах с естественной или принудительной циркуляцией — их конструкция достаточно надежна. Системы с естественной циркуляцией монтируются с соблюдением угла наклона труб, с принудительной — с подключением циркуляционного насоса нужной мощности, которая определяется расчетом.

Из-за склонности к низкотемпературной коррозии теплообменника рекомендуется обязательно контролировать температуру воды на входном штуцере. Она не должна опускаться ниже 60 градусов Цельсия. Для того, чтобы поддержать ее в этих пределах, между прямой и обратной трубой делают перемычку, с помощью которой обратку разбавляют горячей водой до нужной температуры.

Наладка и включение

Перед включением котла в работу необходимо заполнить систему теплоносителем. Наладка заключается в выборе режима подачи воздуха в камеру дожига, тем самым регулируется интенсивность горения газов и температура в топке.

Первые несколько дней самодельный котел работает в режиме тестирования. В это время лучше не оставлять его без присмотра и использовать только качественное топливо, а камеру загружать на 2/3 загрузки. После тестирования котел можно запускать на полную мощность и наслаждаться теплом в доме.

</li></index>Поделиться:

На сегодняшний день в России огромное количество населенных пунктов, где отсутствует магистральный газопровод, поэтому приходится отапливать помещения электричеством или доступным твердым топливом. Конечно, последний вариант гораздо более экономный, но при этом очень трудоемкий. Приходится постоянно контролировать количество топлива в котле, следить, чтобы не прогорел, чтобы не пришлось растапливать заново. Выходом из такой ситуации являются пиролизные котлы, которые также работают на твердом топливе, но при этом оптимизирован процесс горения. Стоимость такого котла выше, чем у обычного, но его вполне можно изготовить самостоятельно. Мы расскажем, как сделать пиролизный котел своими руками, чертежи и принцип работы, приведем рекомендации специалистов и видео-уроки.

Фото 1 Принцип работы пиролизного котла

Оценить преимущества пиролизных котлов невозможно без понимания общих принципов работы. И изначально, что такое пиролиз?

По сути, это разложение природных соединений при минимальном количестве воздуха. В стандартном котле дрова сгорают при температуре 900-1200°С при нормальном доступе воздуха, на одну закладку дров уходит около 3-4 часов с выделением порядка 4900 калорий тепла.

Таблица 1 Теплотворная способность дров разных пород древесины

В пиролизном котле твердое топливо сгорает при меньшей — 300–850°С температуре, при этом происходит распад на следующие элементы — на твердый осадок и газ. При отсутствии кислорода в отдельной камере горючий (пиролизный газ) вступает в реакцию с углеродом и дополнительно перерабатывается, за счет чего увеличивается теплопроводность.

Таким образом, при сухой перегонке (процесс пиролиза) помимо твердого топлива дополнительно сгорает твердый осадок и одновременно с ним пиролизный газ. Все это в комплексе увеличивает время прогорания одной закладки дров до 12 часов (сравните с обычными 3-4 часами) и коэффициент полезного действия котла до 85-90% при стандартных 65-70%.

Любой агрегат отличается как положительными, так и отрицательными характеристиками. Для того, чтобы сделать правильный выбор, их необходимо адекватно оценить.

Плюсы:

• поддержание определенной температуры горения в автоматическом режиме;
• увеличенное время прогорания закладки на фоне повышенного КПД котла;
• возможность использовать различные виды твердого топлива, вплоть до продуктов переработки деревообрабатывающей и сельскохозяйственной промышленности.

Не рекомендуется использовать более трети общего количества топлива полимеры и резину.

Минусы:

• большие габариты котла за счет увеличенной камеры сгорания;
• особые требования к твердому топливу – дрова должны быть совершенно сухими

При закладке топлива даже 25% влажности замедляется процесс выделения газов, что приводит к снижению температуры теплоносителя и падению эффективности.

• энергозависимость – во время работы котел потребляет электричество для работы вентилятора, создающего принудительную тягу, и автоматики;
• цена – это самый главный недостаток, который заставляет отказаться от покупки.

Именно поэтому мы предлагаем сделать пиролизный котел своими руками, чертежи и принцип работы смотрите дальше в статье.

Принципиальная разница стандартного и пиролизного котла заключается в том, что в первом варианте 1 камера сгорания, а во втором – 2, между которыми пролегает колосниковая решетка, в нижней сгорают собственно топливо и твердый остаток, а в верхней – пиролизные газы. Именно такая организация топочных камер позволяет оптимизировать процесс, увеличить время сгорания топлива и максимально увеличить эффективность.

Фото 2 Схема устройства пиролизного котла

Процесс пиролиза возможен только при ограниченном доступе воздуха, когда топливо не горит, а фактически тлеет, выделяя большее количество газа.

К числу особенностей пиролизного котла относится и повышенное аэродинамическое сопротивление в дымоходе за счет отсутствия воздуха и реакции углерода с пиролизным газом. Принудительную тягу обеспечивает электровентилятор, собственно, именно по этой причине пиролизные котлы и относятся к категории энергозависимого оборудования.

Безусловно, основная причина, почему принимаются за изготовление пиролизного котла своими руками, ищут чертежи и принцип работы — банальная экономия. В среднем по регионам стоимость готового котла варьируется от 36 000 руб. (мощность 10 кВт, площадь 100 кв.м.) до 140 000 руб. (мощность 38 кВт, площадь 300 кв.м.). При самостоятельном изготовлении котла получается сэкономить от 500 до 1500 у.е. за счет стоимости материалов и личного труда.

Видео 1 Пиролизный котел 15-25 кВт — изготовление и испытание

В любом случае, этот вид работ нельзя назвать недорогим или легким, поэтому прежде чем решится сделать пиролизный котел своими руками, оцените свои возможности изучите все чертежи и подберите именно те материалы которые необходимо.

Инструменты:

• электродуговая сварка и 3-4 пакета электродов;
• дрель;
• малая болгарка (круг 230).

Фото 3 Процесс сварки металла

Материалы:

Наименование	Размеры	Количество
Труба	Ø 57 мм, толщина стенки 3,5 мм	8 м
	Ø 159 мм, толщина стенки 4,5 мм	1 м
	Ø 32 мм, толщина стенки 3.2 мм	1 м
—	—	—
Профильная труба	60×30 мм, толщина стенки 2 мм	1,5 м
	80×40 мм, толщина стенки 2 мм	1 м
	20х20, толщина стенки 2 мм
—	—	—
Полоса стальная	20х4 мм	7,5 м
	30х4 мм	1,5 м
	80х5 мм	1 м
—	—	—
Шамотный кирпич		15 шт
Лист металлический	4-5 мм	7-10 кв.м.
—	—	—
Круги для болгарки	Ø 230 мм	10 шт
	Ø 125	5 шт
—	—	—
Датчик температуры		1 шт
Дутьевой вентилятор		1 шт

Фото 4 Дутьевой вентилятор

Этот перечень не предусматривает ассортимента слесарного инструмента и некоторых вспомогательных деталей. Вполне возможно, что некоторые из них придется докупать – но в целом, даже на этом этапе можно рассчитать себестоимость котла.

Фото 5 Подробный чертеж пиролизного котла

Если есть возможность, сделайте 3D схему внутреннего строения котла, чтобы понять основу его строения и приступить к изготовлению.

Фото 6 3D схема внутреннего строения котла с размерами

Резка болгаркой никогда не даст идеально ровного среза – так может рубить металл только гильотина. Не стоит экономить на рубке металла, это может дорого обойтись.

1. Приобретая металлические листы и трубы на металлобазе, заранее договоритесь о том, чтобы разрезать их на необходимые фрагменты. В дальнейшем это значительно сократит время и даст возможность получить ровные швы.

Фото 7 Рубка металла

1. Из двух частей начинайте собирать камеры котла – сгорания и газовую

1. Когда сделаны обе камеры, к их задней части привариваете воздухоотводы и стенку. На фото для удобства канал сделан из швеллера, но также можно его сделать и из профтрубы 60х30, для чего предварительно нарежьте небольшие вентиляционные отверстия.

1. В топочной камере делаете отверстие для воздушной трубы и привариваете к ней патрубок. Обратите внимание, эта труба должна быть соединена с котлом профтрубой 20х20.

1. Изготовление трубчатого теплообменника – на заготовке вырезаете несколько отверстий под трубу D57 мм.

1. Труба D57 мм нарезается на куски равной величины, которые после выставляются на пластину и привариваются по периметру.

1. Далее теплообменник приваривается дуговой сваркой к котлу и делается дроссельная заслонка

1. На камеры приваривается передняя стенка, где предварительно нарезаются 2 отверстия – для трубы входящего и выходящего воздуха

1. Далее приваривается крышка и боров на место заслонки

1. Собрали всю внутреннюю начинку котла, после чего необходимо болгаркой или металлической щеткой тщательно зачистить места сварки.
2. Внешний кожух на котле делается из листа 4 мм и уголков

1. Для того, чтобы скрепить внешний кожух с уголками, следует сделать на заготовке небольшие отверстия. Каждое из них следует приварить, чтобы лист и кожух качественно соединились

1. Проверка герметичности котла с помощью воды – закройте заглушками отверстия для движения теплоносителя и наберите в него воду. Если в каком-то месте протекает, сделайте пометку, чтобы сразу переварить это место. Котел должен быть полностью герметичным

1. Верхнюю крышку необходимо дополнительно утеплить

1. Для регулирования работы воздушных заслонок понадобятся резьбовые шпильки

1. Котел полностью закрывается внешним кожухом, а из профтрубы делается воздохоотводная труба.

1. Навариваются петли и надевается дверца. Ее лучше изготовить из чугунных пластин, а для футеровки (защиты от повреждений) использовать кирпич.

1. Нижняя камера также подвергается футеровке из огнеупорного кирпича — его следует нарезать и обточить так, чтобы камера плотно прилегала

1. Для того, чтобы котел соответствовал заявленной мощности, заслонка в нижней камере должна отвечать определенным параметрам. При укладке кирпича обязательно его учитывайте

1. На воздуховодную трубу (из профильной) наваривается дутьевой вентилятор для создания принудительной тяги в котле

1. Нижняя камера также зашивается в кирпич, чтобы максимально ее обезопасить и оптимизировать процесс горения.

1. Для улучшения работы котла рекомендуется сделать турбозавихрители, с одной стороны они улучшают теплопередачу, с другой – прочищают трубы от отложений.

1. Перед тем, как запускать пиролизный котел, необходимо проверить, насколько герметичными получились швы по тому же принципу, как и в пункте 13 (см.выше). Но одновременно с водой, необходимо создать давление 3-4 bar. Для этого можно использовать специальный опрессовщик – при доведении давления, смотрите, насколько быстро оно падает. Если быстро – где-то протекает, ищите это место. Если стабилизировалось – все отлично.

1. Обязательно установите на котел группу безопасности, куда входят манометр, аварийный клапан сброса давления и воздухоотвод. При увеличении давления свыше 3 бар, будет происходить автоматический сброс.
2. Для того, чтобы максимально обезопасить работу котла и сделать его эксплуатацию беспроблемной, рекомендует установить блоком автоматики. О том, как это работает и для чего нужно такое автоматическое управление, посмотрите в видеоинструкции

Видео 2 Автоматика пиролизного котла

• При первом запуске котла соедините его с дымоходом и наполните водой

Категорически запрещено проверять работу пустого котла и без термометра.

• В нижнюю камеру кладете бумагу и на нее буквально 2-3 полена (много для проверки работы котла не надо), закрываете плотно камеру и открываете дроссельную дверцу. Когда включился вентилятор, поджигаете бумагу.
• Когда все дрова занялись огнем, заслонка закрывается, чтобы топливо начало тлеть («томиться»), в этот момент начинает работать пиролизный процесс
• В нижней камере контролируйте, когда загорится факел горения. Как только он загорелся, отмечайте время, за которое теплоноситель практически закипит.
• При достижении теплоносителем 100С выключайте вентилятор, факел тоже сразу погаснет.

Как видим, изготовление пиролизного котла своими руками – дорогостоящее и трудоемкое мероприятие, которое окупится только через 3-5 сезонов. Но в любом случае, это выгодно, поскольку получается сэкономить не только на материалах, но и сделать такое оборудование, которое подойдет под конкретное помещение.

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.

Перед началом работ рекомендуется внимательно изучить схему устройства пиролизного котла, чтобы понять принципы его функционирования и избежать ошибок

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

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:

1. Очень важно выбрать подходящую и несложную схему выкладки и составить по ней рабочий чертеж. Согласно выбранной схеме, вывести основание в ноль обычным кирпичом, дождавшись полного высыхания бетонного основания.

   Схема работы пиролизной печи из кирпича

2. Огнеупорным кирпичом вести кладку, используя уровень и глиняно-песчаный раствор, который подходит для высоких температур. В первом ряду делать несколько щелей в шов толщиной для конвекции. Вокруг дверец вставить раму и проложить базальтовый картон, компенсирующий температурные расширения металлических деталей.
3. Внутренние перегородки делать шамотным кирпичом. Соорудить дымоход, обложить его, постоянно затирая внутреннюю часть кладки. Завершить кладку по схеме, смонтировать металлические элементы.

Кроме того, следует придерживаться ряда рекомендаций:

• 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 работы пиролизного котла рекомендуется выбирать твёрдое топливо

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.

Чертеж пиролизного котла

Исходные данные для вычислений

Существенное понижение цены самодельного агрегата достигается за счет правильного подбора и закупки материалов и комплектующих. Это можно осуществить как с помощью опытного мастера, так и самостоятельно, имея в своем распоряжении чертеж пиролизного котла. По нему определяется количество и номенклатура материалов с таким расчетом, чтобы не покупать их с большим запасом. Дополнительно сэкономить средства позволяет и самостоятельное выполнение работ, единственное условие – умение производить заготовительные и сварочные работы на высоком уровне. Водяная рубашка установки представляет собой сосуд, работающий под давлением, поэтому качество сварных швов должно быть высоким.

Перед тем как сделать пиролизный котел, нужно выяснить, какими должны быть его параметры. Главный из них – тепловая мощность, необходимая для отопления дома. Ее можно высчитать по общей площади всех этажей здания по принципу: на каждые 10 м² потребно 1 кВт тепловой энергии. Полученное значение умножается на коэффициент запаса, согласно нормативной документации он составляет 1.2. В реальной жизни лучше принимать коэффициент не менее 1.5, поскольку дрова разных пород имеет различную теплоту сгорания.

Пиролизные установки работают по одному принципу: газы, выделяющиеся из древесины при горении в топке, дожигаются во вторичной камере. А вот компоновка камер и расположение прочих элементов конструкции может быть разным, примеры конструктивных схем можно увидеть на рисунке.

Схема пиролизного котла

Конструктивные особенности

Чаще всего конструкция пиролизного котла, сделанного своими руками, предполагает устройство верхней топки, под которой находится вторичная камера. Такая компоновка наиболее проста в изготовлении и хорошо зарекомендовала себя на практике. Топка и камера сжигания газов облицованы изнутри огнеупорным кирпичом. Воздух подается принудительно вентилятором – нагнетателем через специальные отверстия, между камерами выполнен щелевидный проем, называемый рабочей форсункой. Габаритные размеры проема определяются мощностью установки.

Пиролизный газогенератор

Факел пламени из форсунки нагревает днище камеры, под которым находится водяная рубашка. Нагретая вода поднимается и омывает дымогарные трубы теплообменника, по которым уходят продукты сгорания. Таким образом, схема пиролизного котла данной конструкции предусматривает двойной подогрев теплоносителя.

Для розжига дров в задней стенке топки устанавливается клапан прямой тяги, открываемый вручную с помощью рукоятки, вынесенной наружу корпуса. После того как топливо разгорелось, заслонку клапана закрывают, включают нагнетатель, и установка переходит в рабочий режим. Чтобы вся система работала устойчиво и эффективно, вначале потребуется сделать расчет пиролизного котла. Исходить надо из потребной тепловой мощности агрегата.

Читайте также полезную статью про принцип работы пиролизного котла.

Выполнение вычислений

Первым делом нужно подобрать размеры проема форсунки. Самый простой способ – приобрести готовое изделие, рассчитанное под определенную мощность, такие имеются в продаже для установок разных производителей, например, ATMOS. Другой путь несколько труднее, зато гораздо дешевле: изготовить проем необходимого сечения в шамотном кирпиче, который будет уложен на днище топки. Габаритные размеры щелевидного проема для разных значений мощности представлены в таблице 1.

Таблица 1

Потребная мощность, кВт	25	32	50	80	100
Длина проема, мм	120	140	150	200	200
Ширина проема, мм	30	30	30	30	40

Самодельный пиролизный котел длительного горения можно изготавливать с произвольными размерами топки, которые рассчитываются по такой схеме:

• Теплота сгорания древесины – 2,8 кВт/кг, плотность – 400 кг/м³. Чтобы обеспечить мощность 10 кВт, нужно за 1 час сжигать 10 / 2,8 = 3,6 кг дров.
• Учитывая, что между поленьями в топке остается пустое пространство, нужно принять коэффициент заполнения 0,5. Тогда полезный объем камеры на 1 час работы составит: 3,6 / 400 / 0,5 = 0,018 м³.
• Приняв длину полена равной 0,6 м, а высоту первичной камеры – 0,5 м, высчитывается ее полезная ширина на 1 час работы: 0,018 / 0,6 / 0,5 = 0,06 м.
• Чтобы загружать топливо 1 раз в 10 часов, полезный объем должен быть: 0,018 х 10 = 0,18 м³. Тогда при прежних значениях глубины и высоты полезная ширина будет: 0,18 / 0,6 / 0,5 = 0,6 м. Окончательные габариты – 0,6 м х 0,6 м х 0,5 м.

Самодельный пиролизный котел

Следующий шаг – подбор вентилятора – нагнетателя, который устанавливается на самодельные пиролизные котлы и обеспечивает подачу воздуха в обе камеры. Устройства подбираются по производительности, которая зависит от мощности установки, эти данные можно взять по Таблице 2.

Таблица 2

Мощность установки, кВт	25	32	50	80	90	100
Производительность нагнетателя, м3/ч	98,5	195,9	242,2	253,2	284,8	316,5
Полезный объем топки, м3	0,22	0,24	0,35	0,42	0,47	0,52

Дымовые газы, покидающие вторичную камеру, имеют достаточно высокую температуру. Чтобы не выбрасывать это тепло на улицу впустую, применяется жаротрубная схема изготовления пиролизного котла. В соответствии с ней, дымовые газы, проходя через дымогарные трубы теплообменника, охлаждаются до температуры 150–200 ⁰С, отдавая свою теплоту водяной рубашке. Чтобы рассчитать полезную площадь теплового обмена, нужно определить такие исходные данные:

• температуру теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах t₁ и t₂;
• температуру дымовых газов на входе в теплообменник и на выходе из него Т₁ и Т₂.

Далее, определяется разность температур ∆t= t₁ — t₂ и ∆Т = Т₁ — Т₂. После этого можно посчитать величину температурного напора τ, ⁰С:

τ = (∆Т — ∆t) / ln (∆Т / ∆t)

Площадь поверхности теплообмена S(м²) находят по формуле:

S = Q / k / τ

В этой формуле:

• Q– потребная мощность котельной установки;
• k – коэффициент передачи теплового потока, принимается 30 Вт/м² ⁰С.

Проверить результат можно по Таблице 3, в которой представлены укрупненные значения площади поверхности теплообмена в зависимости от мощности агрегата.

Таблица 3

Мощность котла, кВт	25	32	50	80	100
Smin, м2	4,5	6,3	8,5	14,5	16,5
Smax, м2	5,2	7,8	10,2	15,2	16,7

Изготавливая пиролизные котлы длительного горения своими руками, мастера зачастую устанавливают патрубок дымохода «на глазок», в то время как от правильной работы дымоходной трубы зависит КПД самого агрегата. Поэтому площадь сечения трубы, а потом и ее диаметр лучше определить по формуле:

F = L / 3600ϑ

В этой формуле:

• ϑ – скорость дымовых газов, принимается равной 0,5 м/с;
• L – расход газов, соответствует производительности вентилятора, м³/ч;
• F – площадь сечения трубы дымохода, м².

Через формулу площади круга находят значение диаметра трубы.

Рекомендации по выбору материалов

Чтобы сделать надежный пиролизный котел своими руками, нужно для топки взять легированную жаропрочную сталь толщиной не менее 5 мм, нельзя использовать простой низкоуглеродистый металл, он быстро прогорит. Жаропрочные марки сталей легированы хромом и молибденом, для их сваривания лучше применять соответствующие марки электродов. Чтобы корпус топки служил дольше, в местах с самой высокой температурой его надо облицевать изнутри огнеупорным кирпичом. То же самое делается и во вторичной камере.

Конструкция пиролизного котла

Для водяной рубашки можно брать обычную углеродистую сталь марки СТ 20 толщиной не менее 3 мм. Между наружной поверхностью топки и внутренней поверхностью водяной рубашки необходимо точечно приваривать ребра жесткости через каждые 15–20 см. Это будет предохранять внешнюю оболочку от разрушения при повышении давления и температуры теплоносителя в экстремальном режиме работы агрегата.

Жаротрубный теплообменник, которым снабжается пиролизный газогенератор, сваривается из нескольких труб, чья площадь наружной поверхности должна соответствовать или быть немного больше расчетной. Материал трубы – углеродистая сталь СТ 20, но если удастся найти жаропрочную, то это будет только лучше. Дверцы обеих камер сваривают двухслойными, закладывая внутрь асбест или другой теплоизоляционный материал, стойкий к высокой температуре.

Качественную сборку котла своими руками лучше производить в заранее подготовленном месте, где сразу можно будет выполнить его испытания. Если в наличии есть компрессор, можно проверить качество сварных соединений без заливки водой. Достаточно создать в рубашке избыточное давление и при этом промазать все швы мыльной пеной. В противном случае придется залить в рубашку теплоноситель, разжечь котел и внимательно наблюдать за всеми соединениями.

Для управления производительностью вентилятора потребуется приобрести комплект автоматики: контроллер и датчики. С их помощью автоматически регулируется температура теплоносителя в рубашке. Изготавливать и регулировать пиролизные котлы отопления своими руками не столь уж сложно, если есть соответствующие умения и навыки, а экономию средств можно получить значительную.

Используемые источники:

• https://gidpopechkam.ru/kotly/samodelnyj-piroliznyj-kotyol.html
• http://www.portaltepla.ru/tverdotoplivnie-kotli/piroliznij-kotel-svoimi-rukami/
• https://aqua-rmnt.com/otoplenie/kotly/piroliznyj-kotel-svoimi-rukami.html
• https://cotlix.com/piroliznye-kotly-svoimi-rukami-konstruktivnye-osobennosti