Как работает пиролизный котел – пошаговое описание принципа действия

Существует множество разновидностей отопительных котлов. Отмечу, что на сегодняшний день, самыми популярными и высокотехнологичными являются пиролизные котлы длительного горения. Они имеют более вместительную топку в отличие от других котлов, благодаря этому нет необходимости часто закладывать топливо.

Пиролиз – как процесс длительного горения

В двух словах, пиролиз – это медленное горение топлива с выходом продуктов, снова использующихся для генерации тепла. Выделенные атомы не смешиваются друг с другом, представляют собой готовую для использования горючую субстанцию. Суть сгорания заключается в минимальной подаче кислорода для поддержания тления брикетов или дров, но при этом еще и в большой выработке тепловой энергии. Экономия – главное достоинство агрегата.

Преимущества пиролизного котла

Также пиролизный котел обладает следующими преимуществами:

  1. Высокий КПД – коэффициент полезного действия. От 85% — это прекрасный показатель, свидетельствующий о том, что топливная энергия преобразуется в тепловую практически без остатка. Для сравнения – газовый котел генерирует 65% энергии.
  2. Котел или пиролизная печь – экономичные агрегаты. В пересчете на топливо и затраченные средства, они стоят на втором месте после газового генератора. И, конечно, не сравнимы с электрическими котлами.
  3. Агрегаты перерабатывают топливо в два этапа – сжигание древесины и использование выделенного газа. Предусмотренная емкость для накопления горючего газа позволяет устроить второй контур отопления с генерацией горячей воды на собственные нужды.
  4. Котёл длительного горения своими руками – обычное дело, так как конструкция проста и требуется обладать лишь навыками сварного дела. Чертежи и схемы найдутся на любом сетевом портале, равно, как и отзывы о самодельной конструкции.
  5. На твёрдотопливный котёл длительного горения своими руками собранный, не требуется разрешения, как на газовые и электрические котлы. Но от рекомендаций мастеров-установщиков отказываться не стоит – это все-таки агрегаты повышенного риска, но сборка и монтаж на определенное место остаются прерогативой собственника, не требующей от него материальных вложений в исполнении буквы закона.
  6. Время полного сжигания одной порции топлива достигает нескольких суток. Например,котел длительного горения до 7 суток – обычный случай. Это освобождает владельца от постоянного контроля над агрегатом, а собственные автоматические настройки позволят оставить дом с работающей печью.

Принцип работы котла

Модификации котлов с бункером не только отличаются эффективностью, но и позволяют существенно упростить обогрев частного дома. Домовладельцу не придется ежедневно выполнять дозагрузку топлива, а при условии использования качественно высушенных опилок такие отопители будут отличаться максимально возможной эффективностью и экономичностью. Отдельные модификации, которые оснащаются увеличенными в размерах топочными баками и дополнительными бункерами с опилками, могут работать на одной загрузке топливом 5−6 дней, обеспечивая теплом частный дом площадью в 150−200 квадратных метров.

К особенностям эксплуатации отопительных приборов этого типа относят следующее:

  • Возможность регулировки подачи воздуха в горелку.
  • Большой объем топливника.
  • Увеличенная площадь водяной рубашки и теплообменника.
  • Горение топлива в зависимости от модификации котла идет сверху вниз или снизу вверх.

Популярностью пользуются автономные отопительные котлы на опилках, которые используют пиролизный принцип работы. Такие установки имеют сразу несколько камер сгорания, позволяя существенно повысить коэффициент полезного действия оборудования. В нижней топке топливо тлеет, под воздействием высоких температур из древесины выделяется газ, который дожигается в верхних отсеках, что обеспечивает максимально возможную эффективность оборудования.

Такие котлы длительного горения на опилках имеют конструкцию, аналогичную твердотопливным пиролизным установкам. Отличием является лишь наличие дополнительного бункера и специальной шнековой системы, которая автоматически подаёт топливо в камеру сгорания.

Читайте также:  Почему завоздушивается система отопления в частном доме

Описание и устройство

Что такое пиролиз и с чем его едят? Всё просто. При нагревании древесного топлива из него выделяется горючее вещество в газообразном виде. Его получение и использование и есть пиролизная технология печи, но все по порядку.

В обычной печи, где сгорают дрова, тоже есть газ, он и горит, но процесс не контролируется. В установках, дрова тлеют без доступа кислорода или с минимальным его присутствием, а освобождаемый из древесины пиролизный субстрат направляется в другую камеру для дальнейшего использования, где сгорает, смешиваясь с кислородом.

КПД от такого способа многократно увеличивается, а время работы продлевается в несколько раз. Так топливо, которое сгорает за 3-4 часа в обычной печи, расходуется в несколько раз дольше: до 10-12 часов.

Твердотопливный обогреватель

Такие твердотопливные печи могут работать на разных видах топлива в других вариациях: щепа, опилки, гранулы или прессованные брикеты, из угольного или деревянного сырья. Каждый вид топлива показывает свои характеристики, но можно с уверенностью утверждать, что чем плотнее топливо, т.е. меньше фракции, из которого оно состоит, тем дольше и эффективнее будет работать отопительная установка (вплоть до нескольких суток с одной загрузки).

Итак, смешанный с кислородом газ сжигается в специальной камере и выводится через теплообменник, где нагревает воду, отдавая энергию. Дальше, посредством естественной циркуляции, нагретая вода поступает в отопительную систему, где отдает тепло и возвращается в теплообменник.

В этом видео рассматривается принцип работы:

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром являются прекрасным альтернативным источником энергии в частных домах в условиях частых перебоев газоснабжения.

Котел твердотопливный длительного горения с водяным контуром может работать на дровах и на других видах твердого топлива: уголь, древесные отходы и т.д.

Главный минус этого типа котлов – высокая цена. Кроме того, в отличие от многих других видов котельного оборудования, пиролизный котел длительного горения с водяным контуром чаще всего энергозависимый.

От электричества питаются не только циркуляционный насос и приборы контроля, но и встроенный вентилятор: на естественной тяге это оборудование, как правило, не работает.

Твердотопливные дровяные и угольные котлы по популярности уступают только газовым. При этом они имеют один серьезный недостаток — загрузку топлива необходимо проводить несколько раз в сутки.

При обычном сгорании дров КПД котлов не превышает 75%, и часть горючих веществ просто улетает в трубу.

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром гораздо практичнее и эффективнее.

Ни для кого не будет секретом то, что котлы пиролизные отопления на данный момент являются очень необходимыми и востребованными устройствами отопительных систем. Именно по этой причине очень многих наших людей стали интересовать именно эти агрегаты.

Пиролизный котел представляют собой особый котел отопления, который в качестве топлива может использовать паллеты, уголь, дерево, и иные материалы.

Одним из основных критериев, в зависимости от которого подразделяют отопительные котлы, является вид топлива, на котором они работают. Таким образом, на сегодняшнем рынке можно встретить котлы на паллетах, угле, дровах. Также можно для себя найти котлы так называемые универсальные.

Наиболее распространенным на данный момент являются дровяные твердотопливные котлы, которые имеют множество преимуществ. Первое – это то, что топливо считается самым доступным. Также необходимо отметить то, что такие котлы продаются по приемлемым ценам.

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром

Отличительной чертой пиролизных котлов является контроль уровня кислорода в камере сгорания, и соответственно контроль температуры и скорости сгорания топлива. Пиролизный котел на твердом топливе обеспечит вашу независимость от газа и электричества, поскольку расходы на эти энергетические источники значительно превышают стоимость твердого топлива.

Устройство и принцип работы.

Разберемся, как работает пиролизный котел. Он состоит из двух камер сгорания, расположенных вертикально. В первичной топке горит древесина. Специально устроено ограничение поступления воздуха – кислород попадает только через дымоход и небольшие отверстия. В дымоходной трубе иногда дополнительно устанавливают шибер – регулируемую заслонку, частично закрывающую отверстие.

Читайте также:  Как правильно топить печь дровами, чтобы было тепло?

Вторая камера сгорания располагается сверху первой. Они соединены между собой газоходом. В этой части и происходит окончательное догорание выделенных газов. Если открыть слишком большой доступ воздуха, то эти газы сгорят еще в нижней топке.

Устройство и принцип работы.

Рассмотрим этапы и принцип работы пошагово:

  1. Твердое топливо закладывается в нижнюю топку и разжигается.
  2. Закрывается герметичная дверца камеры.

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:

Чертежи и описание
  • 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

Чертежи и описание

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.
Чертежи и описание

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.

Схема работы

  1. После того как дрова разгорелись, заслонка закрывается и начинается стадия тления.
  2. В камеру нагнетается кислород, в небольшом количества, но в достаточном чтобы поддерживать тление.
  3. В это время происходит выделение пиролизных газов.
  4. Газы попадают во вторичную камеру сгорания где соединяются с кислородом, который искусственно нагнетается.
  5. Происходит процесс сгорания смеси с выделением тепла. Часть энергии уходит на теплообменник для прогрева теплоносителя, часть уходит в первичную камеру для поддержания процесса пиролиза.
  6. Отработанные продукты горения выходят через дымоход, проходя при этом через дополнительный теплообменник и отдавая оставшееся тепло.

Весь процесс сгорания происходит под контролем системы терморегулирования. Ее можно настроить на определенную температуру в помещении.

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.

Дополнительное оснащение пиролизных котлов

Помимо нагрева окружающего воздуха пиролизные котлы могут выполнять и много другой полезной работы. Прежде всего, конечно, они могут подключаться к системам отопления с воздушным или жидким теплоносителем.

пиролизный котел с конвекцией

Так, большой популярностью пользуются конвекционные печи. В них применяется принцип конвекции воздуха. Для этого на котле размещаются специальные изогнутые воздуховоды. Их нижние патрубки забирают холодный воздух, а через верхние патрубки выходит уже горячий.

самодельный пиролизный котел с конвекцией

Ну и конечно же, никто вам не мешает оборудовать любой котел трубопроводом-теплообменником, который будет нагревать воду для системы теплоснабжения или для система горячего бытового водоснабжения.

И в заключении можете посмотреть краткий видеоурок, описывающий изготовление и эксплуатацию пиролизного котла.

Особенности изготовления пиролизного котла

Материалы

Корпус пиролизного котла лучше делать из листовой стали (от 2 мм, в зависимости от расчетной мощности). Модели котлов, которые собираются из толстостенной трубы, вряд ли подходят для организации отопления частного дома. В основном такими установками обогреваются различные подсобки, гаражи или времянки.

Особенности изготовления пиролизного котла

Более габаритные пиролизные котлы монтируются по образцу большинства теплогенераторов – прямоугольной формы. В некоторых случаях, если модель мощная, ее стенки (изнутри) целесообразно выложить шамотным кирпичом.

Размеры пиролизных котлов

Один из самых интересных и «таинственных» вопросов по данной теме. Все расчеты делаются применительно к конкретному дому, его отопительной системе, со всеми ее нюансами, схемами и так далее. Проектирование пиролизного котла лучше поручить специалисту. Разработка документации стоит денег, но в любом случае это обойдется дешевле приобретения установки промышленного изготовления.

Особенности изготовления пиролизного котла

А если учесть, что ошибки в расчетах повлекут дополнительные расходы (и весьма ощутимые), связанные с разного рода переделками и модернизациями, то целесообразность именно такого решения более чем очевидна.

Основные инженерные решения

Специфика эксплуатации пиролизных котлов

Особенности изготовления пиролизного котла

Без знания некоторых нюансов использования такого оборудования приниматься за изготовление подобной модели теплогенератора не имеет смысла.

Довольно «жесткие» критерии влажности сжигаемого топлива. Например, для дров максимальное значение – 33±2%. С чем это связано? Повышение температуры инициирует испарение влаги, содержащейся в продукте. Естественно, пар начнет смешиваться с пиролизными газами и негативно влиять на интенсивность процесса горения. Применение влажного топлива резко снижает КПД установки.

Не все разновидности твердого топлива подходят для сжигания в пиролизных котлах. С учетом специфики их работы, можно использовать лишь материалы, характеризующиеся высоким газообразованием при сгорании. Недостаток летучих веществ сказывается на эффективности эксплуатации пиролизных моделей. Проще говоря, дров расходуется много, а толк минимальный.

Особенности изготовления пиролизного котла

Для отопления дома таким котлом целесообразно использовать сухую древесину и ее отходы, пеллеты, брикеты, уголь (но только бурый). Внесение отдельных конструктивных доработок в схему пиролизного котла позволяет топить коксом и некоторыми марками угля каменного (например, «Орех1»).

В заключение можно указать, что самая дешевая модель (причем небольшой мощности) стоит в пределах 48 000 рублей. В заключение можно указать, что самая дешевая модель (причем небольшой мощности) стоит в пределах 48 000 рублей. И еще не факт, что такой пиролизная установка полностью устроит хозяина. Например, габаритами в соответствие с выбранным местом для монтажа. Если подумать, то изготовление пиролизного котла своими руками, по индивидуальным чертежам – неплохое решение проблемы отопления частного дома, особенно если невозможно его подключение к магистрали газоснабжения.