Изготовление пиролизного котла своими руками: чертежи и принцип работы

Говорят, что все новинки – это хорошо забытое старое. Не является исключением и создание отопительный систем на базе пиролизного горения. Первые заводы, использующие технологию пиролиза были построены еще в 70-е годы позапрошлого 19-го века.

Как они устроены

В основе работы лежит экзотермический распад древесины на уголь и газ. Воздух поступает в ограниченном количестве, в результате чего топливо не горит, а тлеет. При условии постоянно высокой температуры внутри котла, 200–8000 С, выделяемая энергия преобразуется в тепло. Весь этот процесс и называется пиролизом.

В таких котлах исключаются колебания мощности, поскольку на протяжении горения топлива, независимо от его количества, работа поддерживается строго в заданном температурном режиме.

Как они устроены

Применяются они для обогрева частных домов разных площадей, промышленных зданий.

Принцип работы

В отличие от традиционных твердотопливных котлов, в пиролизных используется двойной цикл горения. В процессе термического разложения органических веществ выделяются пиролизные газы, горение которых приводит к большому выделению тепловой энергии.

Использование пиролиза позволяет получить большее количество тепла от сжигания топлива. Пиролизные (газогенераторные) котлы имеют две камеры – для сжигания твердого топлива и выделившегося газа.

В первой камере горение происходит при низком уровне кислорода и высокой температуре (200-800 °С), это запускает процесс пиролиза. Количество выделяемых газов зависит от используемого сырья. Лучше всего подходит древесина, при сжигании которой выделяется наибольшее количество пиролизного газа.

Принцип работы

Оптимальная толщина дров – от 70 мм, в дополнение к ним можно использовать пеллеты или опилки в количестве не более 25 %, так как они не дают достаточной мощности горения. Работа газогенераторного котла длительного горения происходит по следующей схеме:

  • Топливо укладывают на колосник (огнеупорную решетку) через окно для загрузки.
  • Обеспечивают подачу к нему первичного воздуха.
  • Поджигают топливо и выводят на режим, добиваясь необходимой температуры.
  • Ограничивают подачу первичного воздуха, прикрывая задвижку, благодаря чему начинается процесс пиролиза.
  • Пиролизный газ с помощью вентилятора поступает во вторичную камеру, куда производится подача вторичного воздуха.
  • Горячий газ при контакте с кислородом горит, выделяя большое количество тепла, которое нагревает теплоноситель в теплообменнике.
  • Продукты сгорания выводятся через дымоход.

В зависимости от количества поступающего вторичного воздуха реакция происходит с разной скоростью. Это позволяет регулировать температуру теплоносителя с помощью автоматической задвижки, ограничивая подачу воздуха в камеру дожига.

При оптимальном качестве сжигаемой древесины КПД пиролизных котлов длительного горения 85-90 %. Этот показатель резко снижается при увеличении влажности дров, так как водяные пары уменьшают концентрацию горючих газов.

Принцип работы

Совет! Во время работы пиролизного котла необходимо следить, чтобы температура воды в обратной трубе составляла не менее 50-60 °С. В противном случае образующийся конденсат приведет к быстрой коррозии стального оборудования и выходу его из строя.

Кто и как производит пиролизные котлы

Интересен тот факт, что именитые производители отопительной техники, пиролизные котлы или не производят вовсе, или имеют по одной линейке образцов, скорее экспериментальной, как дань моде.

В каталогах, на выставках солидные фирмы бочкообразную продукцию с большой загрузкой дров не показывают вовсе, объясняя это тем, что не находят в данной идее преимуществ.

Так называемые пиролизные котлы (большие металлоемкие устройства с дожигом газов, снабженные вентилятором и большой камерой для тления дров) делают те, кто гоняется за сиюминутным настроением потребителей, — мелкие фирмы, вплоть до гаражных производств.

Что подразумевается под названием пиролиз

Пиролиз – генерирование горючего газа и его последующее сжигание, — происходит во всех твердотопливных котлах, в большей или в меньшей степени.

Такой же процесс идет и в обычной печи, — при горении дров или угля, в каком-то месте не хватает кислорода, появляется угарный газ CO, затем он находит недостающий кислород и сгорает, выделяя тепло, превращаясь из яда в обычный углекислый газ – CO2.

В качестве экспериментов еще 1950-х годах была разработана схема котельного оборудования, где сначала топливо тлело при недостатке кислорода, затем полученное СО дожигалось во вторичной камере. Но идеи не были воплощены, как не дающие ни каких преимуществ с весомыми недостатками и дорогостоящие.

Читайте также:  Как зависит температура теплоносителя от температуры снаружи?

Теперь же в рекламках ядовитый угарный газ СО называют – «древесный газ».

Схема, особенности работы

Вторично в 2000-х годах, когда у среднего производителя появились достаточные производственные возможности и материалы, началось производство на бытовом уровне. У потребителя лживая реклама вызывала интерес, — появились продажи и прибыль.

Схема пиролизного котла обычная – в большой камере закладка дров сначала разгорается, затем автоматика перекрывает воздух и при его недостаче дрова тлеют длительное время. Выделяющийся угарный газ и большое количество зольных частиц – чистого углерода С смешивается с подогретым воздухом во вторичной камере, где и догорают.

В этой горелке всегда красноватое пламя – прямой признак реакции с участием углерода.

Особенность конструкции

Особенность конструкции «пиролизный котел» — наличие вентилятора 50 – 100 Вт мощностью, принудительная подача воздуха. Причем происходит движение воздуха и в первичной камере между дров, за счет завихривания (содания разрежения) в месте расположения подающей форсунки.

Наличие датчиков и управляющей автоматики, которая обеспечивает режимы работы. Большой размер, дополнительные металлические детали, камеры.

Цена пиролизного котла

Но для потребителя пиролизный котел в первую очередь отличается большой ценой. Нужно сравнивать одинаковые по мощности и по классу исполнения изделия. Окажется что цена пиролизного котла будет больше, чем у изделия классической конструкции в 2 – 3 раза.

У «не гаражных» производителей изделие под названием «пиролизное», обычной домашней мощности, будет стоить 150 тыс р. А «классический котел» — 50 тыс р. У менее знаменитых разница в цене в 2 раза – примерно так 75 тыс. р. и 35 тыс р.

За что же нужно платить больше на 50 – 100 тыс рублей? В чем выгода? За сколько времени и каким образом окупится эта сумма.

Настоящие технические характеристики

Более-менее серьезные производители стараются не давать истинных технических характеристик пиролизных котлов. Иначе все увидят, что ничего там особенного там нет. Их заменяют рекламными возгласами, лозунгами, или подачей лживых характеристик через вторичные источники, без ответственности.

Если же отыскать паспортные данные пиролизного котла именитого производителя, например Buderus ,т о вдруг окажется что КПД составляет всего-навсего 87%А у обычного котла – 80%

Основные характеристики пиролизных котлов

Основными чертами котлов, работающих на технологии пиролиза являются следующие:

  1. Возможность изготовления из недорогих конструкционных материалов.
  2. Длительное время одного цикла пиролиза, достигающего около 30 часов,
  3. Полная взрыво и пожаро-безопасность.
  4. Простота конструкции, доступная для самостоятельного изготовления.
  5. Широкий спектр используемого древесного топлива (от классических дров до пеллет).
  6. Высокая экологичность котлов, низкое количество продуктов сгорания.

Как часть нужно подкидывать дровишки?

В обычную печь вам придется загружать топливо минимум через каждые два часа. Причиной этому является большая интенсивность горения топлива в печах такой конструкции. Большая часть тепла при этом в прямом смысле «вылетает в трубу». КПД таких котлов минимален, кроме того, в нем остается много остатков, которые приходится регулярно выгребать.

А вот если ограничить приток кислорода, то период горения значительно увеличивается. При этом тепло выделяется не только при самом процессе тления-пиролиза, но и от сгорания выделившихся газов. Вследствие этого время работы от одной загрузки может увеличиваться до суток и более.

Топливо

Одинаково продуктивно твердотопливные котлы могут функционировать на любом твердом топливе – это может быть торф, уголь (как черный, так и бурый), обычная древесина, топливные брикеты. Поскольку все упомянутые сырьевые ресурсы имеют свои отличительные особенности и качества, то и время полного сгорания у них также отлично. Например, период сгорания мягкой древесины составляет 5 часов, твердой – 8 часов, а время сгорания угля достигает уже 10 часов.

Древесина — один из самых доступных видов топлива

Любопытно в этой связи и мнение экспертов: все они в один голос утверждают о высокой производительности котлов, работающих именно на твердой и сухой древесине. Для достижения максимальной производительности, хорошего прогрева помещения и длительной безотказной работы оборудования рекомендуется использовать сухие дрова, длина которых не превышает 60 см, а влажность – 20%.

Топливо

Важно! Цвет пиролизного газа – практически белый, при этом никаких побочных веществ при горении образовываться не должно. Однако при чрезмерно высокой влажности твердого топлива не исключено появление дегтя, копоти, резкое уменьшение теплотворной функции оборудования и даже его самопроизвольное затухание.

Сравнивая древесину и иное твердотопливное сырье, которое только может быть использовано для бесперебойной работы пиролизного котла, с газом можно отметить доступность и экологичность первых, дороговизну, а в некоторых случаях и невозможность строительства газопровода.

Читайте также:  Как произвести расчет отопления на квартиру в 2020 году

Что же касается твердого топлива, то его предостаточно в каждом российском регионе, а для его транспортировки потребуется лишь магистраль и вместительный транспорт. Для многих жителей сельской местности пиролизные котлы, работающие на твердотопливных ресурсах, — это настоящее спасение.

Твердотопливные котлы на пеллетах

Если приобретать автоматический твердотопливный котел на угле для недорогой в эксплуатации системы отопления, ничего из такой затеи не получится. Но стоит добавить немного смекалки, и ТКДГ могут неплохо сэкономить деньги. Для этого надо вспомнить, что Молдова – страна аграрная. С большим количеством отходов сельскохозяйственной деятельности, особенно лузги подсолнуха.

Сегодня рынок в избытке предлагает дешевые пеллеты из лузги по цене 2 рубля за 1 кг. Но главное достоинство топлива из отходов в высокой теплоотдаче:

  • в среднем калорийность этого сырья составляет 4500 ккал;
  • если сравнить лузгу с газом, то на 1 потраченный лей получается 2250 ккал энергии (с газа 1592 ккал);
  • 30% — такая экономия получается, если отапливаться пеллетами из лузги.

Проблема лишь в том, что не все угольные котлы эффективно сжигают агропеллеты из-за высокой зольности этого топлива. Установки эффективно работают на нескольких типах твердого топлива:

  • фракционный уголь;
  • топливо с высоким составом угольной пыли;
  • агро-пеллеты;
  • биомасса подсолнечника и кукурузы.

Горелка независима от состава топлива, отлично справляется с дожиганием пиролизного газа и коксованием топлива. В отличие от угля агропеллеты в 5-10 раз меньше дают золы, температура растопки не выходит за допустимые пределы.

Какой твердотопливный котел лучше

Замена отопительного оборудования в разгар зимнего сезона может привести к серьезным проблемам. Чтобы этого не произошло – необходимо внимательно отнестись к покупке котла. Техника должна работать на доступном топливе, иметь простой и надежный функционал, высокий КПД. В этом случае владелец недвижимости сможет существенно снизить расходы на отопление.

Наши эксперты проанализировали продукцию лучших производителей и, в зависимости от специфики эксплуатации, рекомендуют следующие модели:

  • Zota Тополь-16ВК – простая и экономичная модель для частного дома;
  • Лемакс Форвард-12,5 – надежная техника для дачи;
  • Protherm Бобер 20 DLO – эффективный котел для загородного дома;
  • Везувий Эльбрус-10 – компактное оборудование для дачи;
  • Atmos DC 32 S – экономичный котел с высокой степенью автоматизации для роскошного особняка.

Каким должен быть котел, способный ежедневно поддерживать уют и комфорт в доме на протяжении всей зимы? Только лучшие модели с простым обслуживанием и высокой энергоэффективностью могут справиться с этой задачей.

Как соорудить твердотопливный котел для загородного дома или коттеджа без помощи специалиста

Простейший агрегат можно изготовить самостоятельно при наличии базовых навыков по ведению сварочных работ.

Классический вариант включает следующие элементы:

  • топочную камеру;
  • теплообменник;
  • регулятор тяги;
  • колосники;
  • дымоход.

От размеров загрузочного бункера, его вместительности зависит время автономной работы устройства.

Необходимые инструменты и материалы

После проектирования твердотопливной котельной установки составляют спецификацию и чертежи.

Для изготовления агрегата потребуются:

Как соорудить твердотопливный котел для загородного дома или коттеджа без помощи специалиста
  • сварочный аппарат;
  • электрическая дрель;
  • угловая шлифовальная машина;
  • набор отверток, ключей;
  • пассатижи;
  • молоток;
  • угольник.

Для изготовления котла требуется сварочный аппарат.

Для каркаса нужен уголок из жаропрочной стали 50 х 50, стальные трубы для теплообменника диаметром 32‑50 мм или готовый чугунный змеевик, демонтированный с ранее используемого агрегата. Для изготовления накопителя нужен листовой прокат нержавеющей стали. Минимальная толщина металла для котла — 5 мм, для колосников — 7 мм.

Пошаговая инструкция

Для выполнения поставленной задачи потребуются навыки выполнения сварочных работ с учетом особенностей выбранного металла, используемого сварочного аппарата. Основные операции выполняются в следующей последовательности:

  1. Изготовление двухслойного жесткого корпуса с топочной камерой на основе каркаса из уголка. Между слоями металлопроката засыпают песок для предупреждения деформации листов при нагреве.
  2. Подготовка проемов для зольника и загрузочного бункера на передней стенке согласно разметке. Для увеличения точности выполнения операции мастера рекомендуют в углах сделать дрелью отверстия диаметром 3‑4 мм.
  3. Изготовление теплообменника из водопроводных стальных труб методом сварки с применением отводов.
  4. Сборка узлов агрегата. Выполняется на месте монтажа в соответствии с проектом.

После пробного пуска собранной установки при необходимости устраняют выявленные недочеты, вносят коррективы в конструкцию.

Какой пиролизный котел лучше

Как выбрать пиролизный котел, когда на рынке представлено большое количество моделей и фирм. Здесь необходимо ориентироваться как на самого производителя и его классы оборудования, так и на технические характеристики модели.

Важно! При выборе котла для производственного  или жилого помещения обращайте внимание на время горения продуктов распада. Это основная характеристика каждой такой отопительной системы. В среднем при одной закладке отопление должно продолжаться не менее 10 часов.

Читайте также:  Как установить электрокотел в систему отопления?

Дополнительно следует учитывать систему газоотвода и дымоходную трубу. Если для обогрева используется водонагревательный принцип, необходимо, чтобы котёл имел соответствующие подключение и радиаторы накаливания.

Немецкие котлы

Отопительные пиролизные системы, произведённые в Германии, считаются одними из первых.

Такое оборудование применяется в частном и промышленном секторе более 30 лет.

Какой пиролизный котел лучше

На отечественный рынок котлы такого принципа горения также пришли одними из первых.

Сроки службы у них довольно значительные – до 20 лет. При этом системы ежегодно модернизируются, и внедряются дополнительные элементы для автоматизации и упрощения данного процесса отопления.

Чешские котлы

Чешские котлы также отличаются высоким качеством сборки. Большая часть комплектующих, которые используются при изготовлении систем пиролизного горения, применяется в немецких.

Для этого также задействуются и собственные наработки. Отличаются от оборудования, произведённого в Германии, чешские котлы и стоимостью – она сравнительно ниже.

Российские котлы

Лучшие пиролизные котлы длительного горения для частного сектора производятся и на территории РФ. У нас хоть данная технология и появилась сравнительно недавно, но быстро набрала популярность и потихоньку начала завоёвывать рынок.

В основном используются при сборке комплектующие собственного производства. В зависимости от серии и модели такие системы будут отлично подходить для производства или обогрева частного дома.

Болгарские котлы

Болгария, как и Россия, стремится удешевить производство и внедрить в него более доступные технологии, которые могут использоваться и семьями при отоплении дома в частном секторе со средним и небольшим достатком.

Также производители на территории данной страны отличаются котлами компактных размеров, которые при своём небольшом объёме способны сохранять тепло также продолжительное время.

Какой пиролизный котел лучше

Совместное производство (российско-европейские котлы)

Совместное производство пиролизных систем особенно заметно в промышленности.

Выпускается много моделей, которые разрабатываются для обеспечения нужды производственных предприятий.

Немного отстают на данном этапе системы для домашних нужд.

Связано это с тем, что данный тип отопительных котлов вышел на рынок не так давно, и у пользователей классических систем ещё возникает недоверие насчёт современного и более экономичного оборудования.

Виды твердотопливных котлов длительного горения

Все устройства подобного типа встречаются только в напольном варианте, так как для монтажа на стену их масса слишком велика. Прежде чем сделать выбор твердотопливного котла длительного горения, будет не лишним ознакомиться с самыми известными производителями.

Отопительное оборудование может иметь разную мощность. Данный показатель следует выбирать в зависимости от назначения котла (детальнее: «Как и какой твердотопливный котел выбрать: выбор и сравнение «). Устройства Stropuva (производятся на территории Литвы и Украины) имеют мощность от 7 кВт. Котлы небольшой мощности подходят для частных домов малой площади. Украинские Бураны могут иметь мощность до 40 кВт. Среди котлов российского производства встречаются модели, обладающие мощностью в 95 кВт – они предназначены для отопления больших домов.

Котлы Логика (страна-производитель – Польша) достигают 200 кВт. Они подходят для домов площадью около 2000 «квадратов». Обычно их используют для обогрева теплиц, складов и других крупных объектов. Под названием Логика продаются и немецкие котлы Будерус. Они производятся в Польше для немцев и в дальнейшем реализуются под чужой маркой.

Выбирая лучший твердотопливный котел длительного горения, нужно обратить внимание и на материал, из которого изготовлен теплообменник и корпус – это может быть чугун или сталь. Изделия из чугуна более долговечные – на них дается около 5 лет гарантии.

Виды твердотопливных котлов длительного горения

В то же время, стальные агрегаты имеют меньшую массу по сравнению с чугунными приборами. Стальные котлы при большой мощности (а соответственно, и размерах) имеют вес в два раза меньше, чем чугунные.

Нужно учитывать, что качество стали весьма отличается. Лучшие изделия делают из специальной жаростойкой стали. Также нередко в качестве защиты топливника применяется шамотный кирпич. Среди отечественных моделей таким требованиям отвечают котлы Прометей (производитель – новосибирский завод «Сибэнерго»). Агрегат может служить не только для обогрева дома, но и для подогрева воды для бытовых нужд. Что касается теплообменника, то он может быть либо проточным, либо иметь накопительную емкость. Отопительные котлы с проточным водяным контуром должны иметь большую мощность.

При желании, сделать прибор длительного горения можно и самостоятельно, но для этого потребуется сварочный аппарат. Основой конструкции может служить стальная бочка, но лучше использовать отрезок магистральной трубы – она имеет стенки большей толщины, и изделие получится долговечным. В нижней части котла следует сделать дверцу для удаления золы, несмотря на то, что конструкции промышленного производства обычно ее не имеют.