Пиролизный котел своими руками: устройство и принцип работы

Пиролизный котел из бочки

Нам потребуется 200 литровая металлическая бочка. Можно взять готовую, а можно изогнуть и сварить лист стали толщиной 3-4 мм. Срезаем у нее верхний торец и делаем из него крышку, приварив по окружности полоску металла. По центру высверливаем отверстие под воздуховодную трубу. Сбоку в верхней части бочки сверлим отверстие под дымоход и ввариваем в него дымоходный патрубок.

Следующим делаем поршень. Он представляет собой круг, по диаметру несколько меньший крышки бочки, чтобы он мог в нее поместиться. По центру сверлиться отверстие и к нему приваривается воздуховодная труба, по которой кислород будет поступать в топку.

Пиролизный котел из бочки

В верхней части делаем заслонку, которая будет регулировать количество поступающего внутрь воздуха. Для этого сверлим сквозное отверстие, вставляем в него плотный штырь и привариваем внутри к нему небольшую пластину. Вращая его, мы меняем площадь отверстия.

Снизу стальной лист необходимо утяжелить, чтобы при сгорании поршень под своей тяжестью опускался и измельчал сгоревшее топливо

Важно, чтобы все сварочные швы были герметичны. Если этого не будет, котел не сможет работать достаточно эффективно

Пользоваться таким самодельным котлом просто. На дно засыпается топливо и поджигается. Когда оно достаточно разгорится, сверху устанавливается поршень и закрывается крышка. По мере горения, поршень постепенно будет опускаться.

Под ним будет происходить процесс тления, а сверху него будут сгорать выделяемые газы. Такая конструкция еще называется пиролизной головкой и может работать на дровах или смежных видах топлива из древесных отходов.

Принцип работы пиролизных котлов и их особенности

Создавая пиролизные котлы своими руками, люди стремятся сэкономить денежные средства в своем кошельке. Если газовое оборудование стоит довольно дешево, то твердотопливные агрегаты просто поражают своей ценой. Более-менее приличная модель мощностью 10 кВт обойдется в 50-60 тысяч рублей – дешевле провести газ, если рядом проходила бы газовая магистрально. Но если ее нет, то выходов два – приобретать заводское оборудование или делать его самостоятельно.

Изготовить пиролизный котел длительного горения своими руками можно, но сложно. Давайте для начала разберемся, для чего вообще нужен пиролиз. В обычных котлах и печах дрова сгорают традиционным способом – при высокой температуре, с выбросом продуктов сгорания в атмосферу. Температура в камере сгорания составляет порядка +800-1100 градусов, а в дымоходе – до +150-200 градусов. Таким образом, солидная часть тепла просто улетает наружу.

Прямое сгорание дров применяется во многих отопительных агрегатах:

Твердотопливные пиролизные котлы могут использовать несколько видов топлива, в том числе отходы деревообрабатывающего производства и сельскохозяйственной переработки.

Твердотопливные котлы;
Печи-камины;
Камины с водяными контурами.

Главным преимуществом данной методики является то, что она отличается простотой – достаточно создать камеру сгорания и организовать отвод продуктов сгорания за пределы оборудования. Единственным регулятором здесь становится дверка поддувала – регулируя просвет, мы можем отрегулировать интенсивность горения, тем самым воздействуя на температуру.

В пиролизном котле, собранном своими руками или купленном в магазине, процесс сгорания топлива идет несколько по-другому. Дрова здесь сгорают при низкой температуре. Можно сказать, что это даже не горение, а медленное тление. Древесина при этом превращается в подобие кокса, одновременно выделяя горючие пиролизные газы. Эти газы отправляются в камеру дожигания, где сгорают с выделением большого количества тепла.

Если вам кажется, что данная реакция не даст особого эффекта, то вы глубоко заблуждаетесь – если заглянуть в камеру дожигания, то здесь будет видно ревущее пламя ярко-желтого, почти белого, цвета. Температура сгорания – чуть выше +1000 градусов, а тепла в этом процессе выделяется больше, чем при стандартном горении древесины.

Для того собранный своими руками пиролизный котел смог показать максимальную эффективность, необходимы дрова с низким содержанием влаги. Влажная древесина не даст оборудованию выйти на полную мощность.

Реакция пиролиза знакома нам еще со школьного курса физики. В учебнике (а может и в лабораторном кабинете) многие из нас видели интересную реакцию – древесина помещалась в стеклянную запечатанную колбу с трубкой, после чего колба нагревалась над горелкой. Через несколько минут древесина начинала темнеть, а из трубки начинали выходить продукты пиролиза – это горючие газы, которые можно было поджечь и понаблюдать за желто-оранжевым пламенем.

Аналогичным образом работает и пиролизный котел, собранный своими руками:

На одной загрузке топлива пиролизные котлы работают около 4-6 часов. Так что большим и стабильно пополняемым запасом дров стоит озаботиться заранее.

В топке разжигаются дрова до появления устойчивого пламени;
После этого доступ кислорода перекрывается, пламя гаснет почти полностью;
Запускается дутьевой вентилятор – в камере дожигания появляется высокотемпературное пламя.

Устройство пиролизного котла довольно простое. Основными элементами здесь являются: камера сгорания, в которой складированы дрова, и камера дожигания, в которой сгорают продукты пиролиза. Передача тепла в отопительную систему осуществляется через теплообменник

В схеме пиролизного котла ему уделяется особое внимание

Все дело в том, что теплообменники в пиролизных котлах, собранных своими руками, устроены не так, как в газовом оборудовании. Продукты сгорания с воздухом проходят здесь через множество металлических труб, омываемых водой. Для увеличения эффективности котловая вода омывает не только сам теплообменник, но и все другие узлы – здесь создается своего рода водяная рубашка, которая отбирает излишки тепла от раскаленных элементов котельного агрегата.

Достоинства и преимущества самоделки

Прежде чем мы рассмотрим, как сделать пиролизный котел своими руками, следует рассмотреть плюсы и минусы конструкции. Нельзя сказать, что самоделки чем-то плохи, но и до идеалов им далековато. Но в целом они имеют полное право на существование. Для начала рассмотрим их положительные черты:

Низкая себестоимость – нужно приобрести железо и трубы, а инструмент у работящего человека есть всегда. При наличии халявного железа можно собрать пиролизный котел своими руками почти бесплатно, потратившись на сварочные электроды и отрезные круги для болгарки;
Экономия на топливе – если агрегат будет собран правильно, он будет давать солидное количество тепла, эффективно разлагая древесину на кокс, уголь, золу и горючие газы;
Возможность регулировки интенсивности горения и температуры в отопительном контуре – для этого придется приобрести управляющую электронику;
Эффективный обогрев домов большой площади – ничто не мешает изготовить своими руками пиролизный котел довольно высокой мощности, до 25-35 кВт. Такая мощность позволит обогреть площадь до 200-300 кв. м.

Есть и недостатки:

Чистка котла от продуктов горения — процесс несложный, но рутинный и требующий постоянного внимания.

Трудно добиться того КПД, что присущ пиролизным котлам заводского производства. Но если тщательно следовать схеме изготовления и не допускать вольностей, получится отличный эффективный агрегат;
Сложность расчетов – многие люди изготавливают самодельные пиролизные котлы на дровах длительного горения по собственным схемам. Но для этого нужны определенные знания, которые есть не у всех;
Внушительные размеры оборудования – агрегат мощностью 25-30 кВт получается весьма солидным и тяжелым;
Для установки оборудования необходимо отдельное помещение – учитывая громоздкость, можно смонтировать его в подвале дома.

Недостатки не самые страшные, поэтому с ними можно мириться.

Самым главным недостатком является несколько страшноватый вид пиролизного котла, собранного своими руками. Поэтому мы советуем вам проявить аккуратность, чтобы аппарат получился более симпатичным. В заключение всего вы сможете окрасить его огнеупорной краской.

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

Принцип работы пиролизной печи

В чем заключается принцип работы этой печки? Процессы, происходящие в ней, многим незнакомы, поэтому необходимо более подробно изучить принцип действия пиролизной печи.

Отличительной чертой пиролизной печи своими руками от обычной является то, что топливо в ней сгорает тогда, когда образуется недостаток кислорода. И это удивительно, потому что в обычных конструкциях топливо сгорает, если есть большое количество кислорода и это обеспечивает нормальное функционирование всей системы обогрева.

Как происходит процесс пиролиза? Когда сжигается углеводородное топливо, начинается процесс окисления и выделения тепла. Топливо под влиянием высокой температуры сгорает не до конца, выделяя при этом большое количество различных газов. Чем выше температура будет при недостатке кислорода, тем интенсивнее начинают выделяются эти газы.

К примеру, если сжигать древесное топливо, то будут выделяться такие газы, как уксусная кислота, ацетон, метиловый спирт. Вместе с ними в дымоход поступают различные смолистые соединения и частицы древесного угля. Эти несгоревшие остатки можно повторно сжигать, потому что они вполне горючи. Газы, не сгоревшие до конца, могут выделяться при сжигании любого топлива, такого как естественная органика или нефтепродукты. Различное топливо имеет разную температуру горения. Так, нефтепродукты могут гореть при температуре 800−900 градусов, а дрова сгорают при 500 градусов.

Таким образом, принцип работы пиролизной печи своими руками заключается в сжигании этих газов. Именно поэтому такие печи по-другому называются газогенераторами. Пиролиз – это процесс разложения топлива на составляющие части при его нагревании, с последующим их сжиганием и выделением тепла.

Сборка

Необходимые инструменты и материалы

сварной аппарат (постоянного тока);
компактная и габаритная углошлифовальные машины (болгарки); если их нет, можно использовать электрический лобзик, но работа с ним усложнится;
электродрель.

отрезок трубы сечением 0,5 м и длиной 1,3 м, толщина ее стенок должна быть 3-4 миллиметра;
отрезок трубы сечением 0,45 м и длиной 1,5 м, у нее толщина стенок может составлять 3 миллиметра;
в случае если вы не сможете найти трубы такого диаметра, купите два листа стали размером 1,25х2,5 м и отдайте их в цех для проката, затем, сварив швы, превратите их в трубы;
отрезок трубы сечением 60 мм и длиной 1,2 м;
пара колец диаметром 0,5 м с полкой, ее ширина должна составлять 25 мм (их вырежьте из листовой стали либо согните из уголков размером 2,5х2,5 см);
четыре навеса, две задвижки и две ручки;
листовая сталь для дверец загрузочной камеры и зольника, два люка для них;
два отреза швеллера под крыльчатку и ножки;
листовой асбест для теплоизоляции дверец (так они не будут сильно греться, а тепловые потери снизятся);
шнур из асбеста для герметизации дверок зольника и топочной камеры;
3-4 отрезных диска диаметром 12,5 см и два шлифовочных круга сечением 23 см;
3-4 упаковки сварочных электродов;
дутьевой вентилятор;
терморегулятор.

Пошаговая инструкция по сборке пиролизного котла

Корпус агрегата

Вложите трубу сечением 0,45 см в аналог диаметром 0,5 м. Скрепите их кольцом с полкой.
Из листовой стали вырежьте окружность сечением 0,45 м и наварите ее на дно меньшей трубы. Это будет корпус котла с закрепленным вокруг него контуром для нагрева воды шириной 25 мм.
Внизу заготовки вырежьте отверстие прямоугольной формы для дверки зольника. Его длина должна быть 15, а ширина 10 см. Приварите к нему люк. От листа металла отпилите кусок по размеру отверстия, приварите к нему петли, а затем поставьте дверцу на зольник. Оснастите ее задвижкой.
Вверху водяного контура прорежьте отверстие прямоугольной формы для закладки горючего. Его величина должна быть достаточной для удобной загрузки.
Приварите к отверстию загрузки люк. Вырежьте из листа стали дверку, наварите на нее петли и задвижку

Затем прикрепите к загрузочному отверстию.
Важно! Оптимальное решение — сделать дверцу двойной. Между кусками стали уложите листовой асбест, а по периметру уплотните заготовку асбестовым шнуром

Так вы понизите тепловые потери из агрегата.

Сделайте вверху корпуса котла отверстие и приварите к нему выходной патрубок. Через него продукты горения будут вытягиваться в дымоходную трубу.
Понизу и поверху водяного контура вварите штуцеры диаметром 4 см для подсоединения к отопительной системе. Предварительно нарежьте на них резьбу.
Подмыльте стыки сварки. Затем опрессуйте водяной контур устройства. Давление при этом должно быть не меньше 2 кг/кв.см. В ходе проверки проконтролируйте качественность швов.

распределитель воздуха

Из листовой стали вырежьте окружность. Ее сечение должно быть меньше на 2 см, нежели внутренний диаметр корпуса (0,43 м). В середине круга сделайте отверстие по сечению распределительной трубы (57-60 мм).
Вставьте воздуховод в дырку и приварите по периметру к диску.
На низ круга приварите отрезки уголка в форме лопастей.
На верхнюю сторону приделайте петлю. С ее помощью приспособление будет перемещаться вниз и вверх. Затем установите заслонку, ею можно будет регулировать поступление кислорода в топку.
Из листовой стали вырежьте окружность сечением 0,5 м. В ее середине сделайте отверстие диаметром 70 мм. Вставьте воздушный распределитель в корпус. Его верхнюю сторону вденьте в отверстие и приварите крышку агрегата.
Чтобы распределитель можно было перемещать, на его петле через блок зафиксируйте трос.

Пиролизная печь как альтернатива котлу

Многие умельцы утверждают, что изготовление такого котла мощностью менее 15 кВт не имеет смысла

А как же быть владельцам маленьких дачных домиков, площадь которых не предусматривает более мощного отопительного оборудования? Возможно, стоит обратить внимание на пиролизную печь. Она во многом напоминает пиролизный котел — принцип работы такой печи основан на тех же свойствах горения древесины

Внутренности пиролизной печи (клик для увеличения)

Для изготовления такой печи вам понадобится:

Керамический кирпич – 400 шт.
Шамотный кирпич – 100 шт.
Стальной лист толщиной 4 мм и размером 6х1,5 метра.
Вентилятор наддува.
Чугунные колосники – 3 шт.
Рычажный терморегулятор.
Дверцы для топочной камеры и поддувала.

Из этих материалов у вас получится печь, мощностью до 25 кВт. Ее будет вполне достаточно для отопления дачного домика, площадью около 60 м2. Если даже этой мощности для вас много, достаточно уменьшить габариты печи.

Кирпичные пиролизные котлы

Своими собственными руками вы сможете изготовить не только металлический самодельный пиролизный котел, но и кирпичный – это актуально для тех, у кого в распоряжении есть достаточное количество свободного места. Схему можно поискать в интернете, заказать у специалистов или попробовать скомпоновать самостоятельно, используя специальный софт. Преимущества кирпичного пиролизного котла, изготовленного своими руками:

Может использоваться как самостоятельный источник тепла;
Длительное сохранение температуры;
Более прочная и долговечная конструкция;
Стойкость к температурным перегрузкам.

Недостатком является лишь громоздкость такого агрегата.

Лучшие твердотопливные котлы длительного горения

Zota Carbon

Модельный ряд

Эта отечественная серия твердотопливных котлов длительного горения представлена моделями мощностью от 15 до 60 кВт. Оборудование предназначено для обогрева жилых и производственных зданий. Котел одноконтурный и имеет следующие параметры теплоносителя: максимальное давление 3 бар; температура от 65 до 95о С. При оптимальной настройке КПД достигает 80%. Котел отличается удобством загрузки и наличием подвижных колосников для удаления золы.

Конструктивные особенности

Котлы полностью энергонезависимы. Управление осуществляется механическим способом. Имеется защита от перегрева теплоносителя. Установлен встроенный теплообменник из качественной стали. Длительность процесса горения регулируется за счет изменения расхода поступающего в камеру сгорания воздуха.

К аппарату со стороны задней стенки подключается дымоход диаметром 180 мм и трубопроводы циркуляционного контура 2”.

Используемое топливо. В качестве топлива рекомендовано использовать каменный уголь фракции 10-50 мм.

Candle

Модельный ряд

Линейка литовского отопительного оборудования Candle включает в себя пять котлов длительного горения мощностью от 18 до 50 кВт. Они предназначены для напольной установки в жилых или производственных помещениях. Агрегаты рассчитаны на автономную работу в составе отдельной системы отопления. Дополнительный контур для нагрева горячей воды не предусмотрен. Аппарат рассчитан на давление 1,8 бар и температуру теплоносителя 90о С.

Смотрите видео о товаре

Конструктивные особенности

Конструкция топки открытого типа и автоматическая настройка подачи воздуха предусматривают длительный режим горения. Водяная «рубашка» встроена в корпус котла. Имеется автоматическая защита от перегрева. Патрубок отвода дымовых газов 160 мм. Диаметр штуцеров циркуляционного контура 2”.

Используемое топливо. В качестве топлива могут использоваться дрова или торфяные брикеты.

Stropuva S

Модельный ряд

Линейка одноконтурных котлов длительного горения литовского производства включает в себя модели мощностью 8, 15, 20, 30 и 40 кВт. Покупатель легко может выбрать подходящий агрегат для обогрева частного дома или небольшого предприятия. Самый производительный из них способен поддерживать оптимальную температуру в здании площадью до 300 кв.м. Подключения к электрической сети не требуется.

В процессе работы зона горения плавно смещается в топке сверху вниз. КПД достигает 91,6%. Обслуживание заключается в периодической замене топлива, удалении золы и периодической чистке газового тракта, включая дымоход.

Смотрите видео о товаре

Конструктивные особенности

Вытянутая вверх форма корпуса экономит полезную площадь при установке. Объемная топка позволяет загрузить до 80 кг топлива. Точная регулировка поступающего воздуха удлиняет время горения одной закладки до 31 часа. Теплоноситель нагревается до 70о С и циркулирует с давлением до 2 бар. С тыльной стороны предусмотрены штуцеры для подключения дымохода диаметром 200 мм и теплофикационной воды 1 ¼”.

Используемое топливо. Котел рассчитан на использование сухих дров в качестве основного источника энергии.

Что такое пиролиз

Твердотопливный котел, работающий на угле или на дровах по старой, традиционной схеме – это уже пережиток прошлого. Несмотря на то, что твердое топливо продолжает оставаться относительно доступным, многих смущает невысокая эффективность обогрева жилого помещения, отапливаемого традиционными твердотопливными котлами. Ситуация сегодня в корне изменилась. На рынок отопительной техники пришли пиролизные котлы, экономичные, высокоэффективные и мощные агрегаты. Огромные технологические оборудования этого вида обязаны пиролизу, инновационному процессу сжигания твердого топлива.

Пиролиз представляет собой процесс равномерного распада органических соединений под воздействием высокой температуры. Искусственно ограничив доступ воздуха, можно превратить обычное горение топлива в медленно текущий термический распад органических соединений. В процессе тления органического топлива помимо тепловой энергии выделяется большое количество газообразного горючего вещества. В результате процесса получается древесный газ и древесный уголь. Другое название конечного продукта — кокс, органическое вещество, на 90% состоящее из углерода.

Полученный в результате пиролиза древесный газ является отличным топливом. Попадая во вторичную камеру сгорания, насыщенную кислородом, в процессе горения газообразное вещество выделяет огромное количество тепловой энергии.

Количество золы, оставшейся после сгорания древесного газа незначительно, что существенно облегчает чистку отопительного котла.

Этапы пиролиза

Что бы понять принцип работы пиролизного котла нужно иметь представление, что и зачем происходит на каждом этапе. Твердотопливный котел этого типа имеет две камеры сгорания. В первой камере сгорания осуществляется досушивание древесины. Температура котла в этот момент составляет 450 С. На этом этапе начинается генерация продуктов горения в газообразное вещество — древесный газ. Смешиваясь с подаваемым с помощью вентилятора разогретым, вторичным воздухом, газообразное вещество горит уже при температуре 560 С.

На данном этапе экзотермическая реакция набирает силу, создавая в итоге высокую интенсивность горения. Газ поступает во вторую камеру, где уже с помощью подаваемого кислорода горит значительно интенсивнее. Температура во второй камере сгорания составляет 1100 С.

*На каждом этапе из получаемых в результате горения продуктов выжимается максимально возможное количество полезной работы, соответственно значительно увеличивается. Для оптимизации работы отопительного котла в рабочем режиме, конструкция пиролизного котла имеет шиберы (задвижки). В чем суть этих приспособлений?

После включения пиролизный котел работает в обычном, печном режиме. При полной загрузке котла топливом с помощью шибера можно выставить наиболее эффективный пиролизный режим горения. В отличие от традиционного горения экзотермической реакцией можно управлять. Такая особенность дала возможность сделать пиролизные котлы автоматизированными нагревательными приборами. Благодаря пиролизу удалось полностью использовать топливные возможности древесины, доведя в результате горения КПД котла до высоких значений. Автоматизация всего процесса минимизирует человеческий фактор, снижает расход топлива.

В плане выбора топлива, пиролизные котлы всеядны. Для отопления жилого дома с помощью твердотопливного котла пиролизного типа подойдут дрова и опилки, брикеты из древесины и торфа, пеллеты.

Пиролизный котел своими руками: устройство, схемы, принцип работы

Пиролизный котел из бочки

Принцип работы пиролизных котлов и их особенности

Достоинства и преимущества самоделки