Строение, принцип работы и изготовление пиролизного котла

Постепенный переход на твердотопливные котлы обусловлен желанием людей уменьшить расходы на отопление дома. Лучше всего сэкономить эти средства может пиролизный котел, ведь среди устройств отопления на твердом топливе он является лидером по КПД. Некоторые его модификации могут передавать в теплосеть более 90% образованного во время сгорания топлива тепла. Этот факт является одной из причин, почему многие умельцы берутся за разработку, изготовление и отработку самодельного котла.

Устройство и виды

Газогенерирующие котлы имеют различное строение. По этому признаку они делятся на несколько видов. Но, независимо от вида, устройство пиролизного котла представлено:

1. Топкой или газогенерирующей камерой.
2. Камерой сгорания газа.
3. Камерой догорания газа.
4. Камерой с теплообменником.

В большинстве современных агрегатов на твердом топливе топка размещается под камерой сгорания. Также она может быть над этой камерой. Такие, также работающие на отработке котлы, являются редкими. Об этом часто рассказывают в видео о котлах и их подключении.

Пиролизные котлы длительного горения представлены:

1. Агрегатами с принудительной тягой.
2. Устройствами отопления с естественной тягой.

Схема первого вида включает в себя насос, который подает определенную порцию воздуха. В зависимости от размещения этого насоса котел отопления на принудительной тяге делится на две разновидности:

1. Надувное устройство отопления. Вентилятор находится в начале канала, по которому подается воздух внутрь газогенерирующей камеры и камеры сгорания.
2. Котел с откачкой. Здесь вентилятор находится в емкости с теплообменником. Его часто размещают под дымоходом. Когда он включается, воздух втягивается в топку и камеру сгорания.

Также котлы на твердом топливе бывают одно- и двухконтурными. Как отмечают в разных видео, лучше делать выбор в пользу представителя второго типа.

Принцип работы

Хотя различные модификации пиролизных устройств отопления могут сильно отличаться по строению, принцип работы пиролизного котла любого вида является одинаковым. Он осуществляется по такой схеме:

1. В камере газификации зажигают дрова. Когда температура поднимается до нужного уровня, подача воздуха сильно уменьшается. Топливо начинает тлеть.
2. Воздух подается только в таком количестве, чтобы дрова тлели. При этом температура достигает 200-800 °С.
3. Во время тления топливо разлагается, и из него высвобождаются различные газы, а также образуется кокс.
4. Пиролизные газы движутся в камеру сгорания.
5. В эту же камеру подается вторичный воздух. Он смешивается с газами, которые начинают гореть.
6. Фактически все газы сгорают. Не горят только те, которые начали реагировать с частицами свободного углерода. Результатом этого взаимодействия является образование угарного газа и окиси азота. Такая реакция сопровождается поглощением некоторой части тепла.
7. Образованные частицы движутся в камеру догорания и окисляются там. Во время окисления впитанное ими тепло отдается обратно.
8. Дымовые газы движутся в теплообменную камеру, проходят через теплообменник и выходят через дымовую трубу.
9. Все это время температура внутри камеры сгорания контролируется автоматикой. Температура должна быть постоянно высокой, иначе пиролизные газы не сгорят.

Согласно многим видео о пиролизных агрегатах и их подключении  все их типы имеют три общих рабочих режима:

1. Режим розжига. Во время него открывается заслонка прямого хода (находится вверху перегородки между газогенерирующей и теплообменной камерами), и все газы, пройдя через заднюю камеру, выводятся через дымоход.
2. Рабочий режим. Вышеупомянутая задвижка является закрытой, в топку подается ограниченное количество воздуха, происходит пиролиз.
3. Режим загрузки дров. Заслонка прямого хода является открытой, часть пиролизного газа выходит из нее, а часть попадает в камеру сгорания. Пиролиз продолжается.

Нюансы изготовления

Из вышеописанного становится понятно, что внутри будущего самодельного котла будет происходить много сложных химических процессов и от того, насколько правильно они осуществляются, зависит эффективность, а также безопасность работы агрегата. Поэтому, если был сделан выбор в пользу отработки схемы и сборки самодельного агрегата, к этому процессу нужно отнестись с большой ответственностью.

Решить эту ситуацию можно двумя вариантами:

1. Купить чертежи с пошаговой инструкцией сборки у производителей или людей, которые имеют хороший опыт в проектировании, изготовлении и отработке газогенерирующих котлов.
2. Самому взяться за книги и моделирующие программы, чтобы разработать проект и чертежи пиролизного котла.

При проектировании, отработке пошаговой инструкции, а также изготовлении нужно брать в расчет такие особенности:

1. Материал, из которого будут изготавливаться камеры газификации, сжигания и догорания газа, должен быть сталью с жаростойкой футеровкой. Причина этого — 1000 °С внутри камеры сгорания. Если же использовать стандартную листовую сталь, то она прогорит за два-три сезона. Согласно многим видео чаще всего прогорает под камеры сгорания и догорания.
2. Лучше сделать водный теплообменник. Хотя он сложнее, поскольку требует изготовления двух емкостей, которые соединяются системой труб, он является более надежным и служит дольше. Что касается огнетрубного теплообменника, то он служит меньше, ведь трубы должны быть нагретыми до температуры больше 600 °С. Такой нагрев приводит к быстрому перегоранию. Люди делают выбор таких теплообменников потому, что изготавливать их проще, ведь они представляют собой одну водяную емкость с небольшим количеством размещенных внутри нее вертикальных трубок.
3. Теплообменник размещают только в задней камере. Его не стоит ставить в камерах, где сгорает топливо. Это потому, что он будет впитывать тепло, чем нарушит процессы пиролиза и сгорания газов. КПД станет меньше.
4. Камеры стоит делать круглыми или округлыми. Если схема пиролизного котла будет включать прямоугольные емкости, то КПД будет меньше, ведь та часть тепла, которая расходится по углам, просто исчезнет, не дав никакой пользы. Более того, такая утечка снизит температуру во всех камерах и нарушит процессы, которые в них происходят. Идеальными камерами являются круглые. Они выглядят, как поставленная на сторону бочка.
5. Сопла также нужно делать округлыми. Идеально, чтобы они имели форму круга. Однако такие отверстия быстро загрязняются пеплом и их нужно очищать. Последний процесс вредит футеровке. Поэтому стоит делать выбор в пользу сопла с видом щели, которая проходит через всю длину дна. КПД из-за такого решения падает не очень сильно — до 3%.

Котлы с наддувом

Хорошим и легким с точки зрения изготовления и отработки представителем таких агрегатов является пиролизный котел Токарева. Если был сделан выбор в его пользу, то разработку, изготовление и отработку осуществляют, взяв в расчет такие особенности:

1. Каналы первичной и вторичной подачи воздуха объединяют в один, и на его конце ставят вентилятор. Для этого может подойти даже компьютерный вентилятор.
2. Камеру сгорания можно сочетать с камерой догорания. Это возможно благодаря тому, что в обеих возникает достаточное, даже избыточное количество кислорода.
3. Необязательной является сталь с футеровкой. Котел можно сделать из жаропрочной стали, а также шамотного кирпича. Такая особенность возможна потому, что основная часть газов сгорает у сопла. Из-за этого температура у него составляет 1000 °С, а у стенок — 800-900 °С.

Снижение КПД является результатом того, что через топливо в камере газификации проходит малое количество воздуха. Даже если сделать давление большим, ситуация не изменится. Основная часть воздуха будет уходить в стороны, опускаться и попадать внутрь камеры сгорания, где будет накапливаться в избыточном количестве. Из-за этого ухудшается пиролиз, а также снижается температура в сердцевине факела. Поэтому часть пиролизных газов не сгорает и выходит через дымовую трубу. Об этом говорят в разных видео, которые посвящены расчету, отработке схем, а также подключению котлов.

Котлы с откачкой

Такие пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром изготавливают с соблюдением следующих особенностей:

1. Должна быть камера догорания. Ее, а также топку и камеру сгорания, надо сделать из жаростойкой стали с футеровкой.
2. Вентилятор, который является дымососом, размещают под дымоходом. Дымосос должен быть особенным, ведь ему придется выдерживать высокую температуру.
3. Автоматика может быть механической. Ее можно сделать из биметаллической пластины (монтируется в патрубке подачи воды), цепного механизма и заслонки, которая управляет подачей воздуха в теплообменную камеру. Этот воздух втягивает дымосос. Если нужно ослабить горение газа, приоткрывается заслонка и воздух наполняет камеру с теплообменником. Из-за этого внутри камеры растет давление, и движение пиролизных газов ослабляется. Одновременно ослабляется пиролиз.

Такой пиролизный котел длительного горения имеет КПД, превышающий 90%. Его мощность может достигать 100-150 кВт.

Двухконтурные котлы

Сделанный двухконтурный пиролизный котел своими руками является самым правильным выбором, ведь система отопления без ГВС является своеобразным нонсенсом.

Особенности изготовления двухконтурного устройства отопления являются такими:

1. Контур ГВС дополняют накопителем. От полнопоточного контура стоит отказаться потому, что без наличия дорогостоящей автоматики вода в нем может закипеть, из-за чего вся система ГВС может взорваться.
2. Циркуляцию во втором контуре и ГВС стоит делать термосифонной. Благодаря этому теплоноситель будет постоянно двигаться по системе и охлаждаться. Кроме этого, когда исчезнет электроэнергия, горячая вода из крана все-таки потечет.

Змеевик (второй контур) встраивают в ту часть отопительного контура, где температура воды не превышает 80-90 °С. А она наблюдается у выхода подачи. Правда, для реализации такого варианта нужно, чтобы система не была сливной, а также имела мембранный расширительный бачок. Теплообменник ГВС можно размещать и в отсеке, который делается вверху перегородки между топкой и теплообменной камерой. Правда, объем такого контура должен быть большим. Расчет его размеров делают так, чтобы его 5 л и более приходились на 1 кВт мощности котла.

Похожие статьи:

Принцип работы конденсационного котла Виды и принцип работы парового котла Изготовление котла для водяного отопления Изготовление шахтного котла