Пиролизен котел със собствени ръце: устройство, схеми, принцип на работа

Терминът «пиролиза» подразбира процес, при който се извършва бавно изгаряне на твърдо гориво с получаване на газова среда. Въпреки «професорското» име на съоръжението, да се направи пиролизен котел със собствени ръце е относително лесно и самоделките на практика се срещат доста често.

Обяснението е просто – газогенераторният котел на дърва е по-лесен за обслужване, често по-ефективен и икономичен от друго подобно оборудване. Нека заедно да разберете как работи такова оборудване и какво ще е необходимо за неговото изработване.

Принцип на действие на пиролизните котли

Котлите на отоплителни системи, където като гориво се използват твърди горими материали, освен класическите, спадат също към пиролизните конструкции. Обикновено ги наричат газогенераторни котли.

За да разберете по-добре принципа на работа на домашния пиролизен котел, логично е внимателно да разгледате устройството на такава техника. Нека започнете с особеностите на горивната камера като основна част на отоплителната конструкция. По същество работната област на горивната камера на пиролизните котли се разделя на две отделни камери.

Конструкция на пиролизен котел в разрез: 1 – зареждаща камера (пасивна), където протича процесът на пиролиза (непълно горене); 2 – камера за изгаряне на газ (активна), образуващ се в процеса на пиролиза.

Една от тези камери се зарежда с твърдо гориво – дърва, пелети, брикети и т.н. Там започва първичният процес на горене на твърдото гориво при ограничено подаване на въздух. В такова състояние горивото не гори, а тлее. Газовете, отделящи се при бавното горене, постъпват в друга област на камерата – активната, където вече при увеличено подаване на въздух интензивно изгарят.

Технически подобен процес на изгаряне се реализира по прост начин. Подобластите на общата камера просто се разделят от решетка и дюза. Горната част на камерата е пасивна горивна камера, долната част на камерата е активна горивна камера. При това трябва да се вземе предвид конструктивната особеност – горното подаване на въздух в горивната камера (горно духане).

Всъщност с това се отличава конструкцията на газогенераторния котел от класическата еднокамерна разработка, където се прилага долно подаване.

Класическа конструкция на въздушна помпа (често я наричат вентилатор, но технически това е грешно название), която се използва в схемата на пиролизен котел. Това е важна част, осигуряваща ефективността на работата на оборудването.

Технологично за устройството на пиролизните котли характерен момент е също така организацията на принудителна тяга. Конструкцията на двустепенна горивна камера притежава завишено аеродинамично съпротивление. Затова тук никак не може да се мине без инсталиране на въздушна помпа.

Как функционира котелът на практика?

Практическото приложение на оборудването е удобно да се разгледа чрез поетапен процес:

1. Зареждане на дърва – подреждане върху решетката на горната област на камерата.
2. Запалване на горивото и пускане в работа на димната помпа.
3. Образуване на дървесен газ при температура 250-850 °C.
4. Преминаване на дървесния газ в долната област на горивната камера.
5. Изгаряне на дървесния газ при допълнително подаване на въздух.

След това получената в долната област на горивната камера топлина се използва за нагряване на топлоносителя. Топлоносителят може да бъде както водна среда, така и въздушна.

1 – активна камера; 2 – вход на вода; 3 – вторичен въздух; 4 – димоход; 5 – изходен патрубок; 6 – дроселна заслонка; 7 – изход на вода; 8, 9 – датчици; 10 – терморегулатор; 11 – врата на пасивната камера; 12 – първичен въздух; 13 – пасивна камера; 14 – въздушна помпа; 15 – контур на топлообменника; 16 – форсунка; 17 – врата на активната камера

Ако се обърне внимание на всички съществуващи конструкции на домашни котли, работещи на твърдо гориво, основната алтернатива на пиролизния котел е конструкцията с традиционно изпълнение.

Това е подобен вариант на котел на дърва, при който действа една неразделена горивна камера и работи принципът на долна подача на въздух в камерата на горене. Но такава система се счита за по-малко ефективна и неикономична поради бързото изгаряне на горивото.

Пиролизният котел е способен да осигурява коефициент на полезно действие на ниво 85-95% при условие на 100% натоварване. Въпреки това КПД рязко спада, ако натоварването е под 50%. Точно затова производителите на пиролизна техника препоръчват на потребителите да експлоатират оборудването с максимално натоварване.

Подобен подход е валиден и за самоделни конструкции, при условие че напълно съответстват на класическата пиролизна схема и изискванията за експлоатация.

За «пиролиза» изискванията за експлоатация, трябва да се отбележи, са доста строги:

• задължително оборудване с въздушна помпа;
• допустима влажност на горивото не повече от 25-35%;
• натоварване на оборудването не по-ниско от 50%;
• температура на обратния топлоносител не по-ниска от 60 °C;
• зареждане само с едър горивен материал.

Също така трябва да се отбележи скъпотията на пиролизните системи от промишлено производство. Вероятно, затова се ползва с голяма популярност вариантът “направи си сам”.

Самоделен пиролизен котел

По правило, при изработката на подобна отоплителна техника със собствени ръце, за основа се взема популярната схема на Беляев. Не може да се каже, че това е просто решение, което позволява да се изработи нагревател без проблеми. Но може би е едно от онези решения, което наистина може да се реализира.

Триизмерна схема на пиролизен котел за изработка със собствени ръце. Това е една от простите схемни вариации, която е възможно да се направи в битови условия самостоятелно.

За производството на оборудването по тази схема, на майстора ще са необходими:

• тръба метална (d = 32; 57; 159 мм);
• тръба профилна (s = 60х30; 80х40; 20х20 мм);
• стоманена лента (20х4; 30х4; 80х5 мм);
• тухла шамотна;
• метален лист;
• въздушна помпа;
• температурен датчик.

Също така е необходимо да се разполага с пълен набор от шлосерски инструменти, плюс заваръчен апарат (и умения на заварчик, съответно). Работата по изработката на пиролизен котел със собствени ръце явно не може да се свърши сам. Най-малкото е нужен един помощник.

На първо място, в съответствие с избраната схема, е необходимо да се подготвят листовите детайли на съоръжението. Препоръчва се да се приготвят листови панели, като се изрежат по размер с професионално точно оборудване.

Използването на ръчен инструмент като „българка“ за рязане също изисква известни работни умения и спазване на техниката на безопасност при работа, но не осигурява точност на среза, което впоследствие се отразява на качеството на изпълнение на заварката. Този момент трябва да се вземе предвид. Разумно решение за рязане на метални листове е поръчка в механична работилница.

Сглобяване на вътрешните части на оборудването

От една част от металните листове е необходимо да се направи горивна камера. За целта материалът, съразмерен на схемните параметри, се съединява и заварява. Трябва да се получи двукамерна конструкция, която трябва да се допълни с въздуховоди.

Тези елементи на горивната камера се правят от метален U-образен профил или за изработката се използва профилна тръба. По цялата площ на фронталната страна на въздуховода се пробиват отвори.

Въздушни канали вътре в горивната камера. По тези канали се подава въздух с помощта на въздушна помпа. За равномерно разпределение на въздушния поток по цялата дължина на канала се пробиват отвори.

По-надолу по ниво, в областта на активната горивна камера, на стената, разположена напречно на въздуховодите, се врязва метална тръба (вторично подаване на въздух). След това започва работа с тръбите, тъй като е дошъл редът за сглобяване на тръбния топлообменник.

Тази част на пиролизната система се прави от метални тръби d=57 мм:

1. Вземат се два метални листа по размер на чертежа и се прави разчертаване.
2. Въз основа на разчертаването за разположението на тръбите по листа се изрязват отвори d=60 мм.
3. Нарязват се тръби d=57 мм по размер на дължината.
4. Краищата на тръбите се вкарват в отворите на единия лист и се обзаваряват.
5. Повтаря се операцията с другия лист.

На изхода трябва да се получи готов топлообменник, който се закрепва към корпуса на котела там, където показва схемата.

Пример за изработка на топлообменник от два стоманени листа и тръби, нарязани по размер. Тук се изисква качествено заваряване, за да няма проблеми впоследствие при експлоатацията на котела.

До топлообменника (на горното ниво) се монтира дроселна клапа. Този детайл е оборудван с ръкохватка и също се заварява към съоръжението. Крайната част на корпуса на дросела се затваря с парче лист с патрубка за димоотводната тръба.

След това остава само да се завари предният панел на горивната камера с прозорци за врати за всяка от двете секции и модул за въздушния компресор.

Монтиран топлообменник и част от конструкцията на дроселната клапа. Вариант на регулиращ механизъм под формата на ръчен лост с възможност за фиксиране на клапата във всяко положение.

Преди да се постави фронталният панел, вътрешната част на горивните камери трябва да се подсили с шамотна тухла. Този материал се реже по размер, част от него под ъгъл. Тухлата се шлифова и се приспособява на мястото на полагане.

На обработка с шамотна тухла се подлагат и двете работни секции на горивната камера на котела. При това внимателно се облицоват местата в областта на клапите на въздухоотвеждащите (подаващи) тръби. След облицовката с тухли се монтира фронталният панел.

Пример за облицоване с шамотна тухла на вътрешната област на горивната камера. Тухлената облицовка защитава стените на камерата на пиролизния котел от евентуално прегаряне при дългосрочна експлоатация.

По същество основното сглобяване на пиролизния котел на този етап може да се счита за завършено. Сглобената конструкция трябва да се обработи – да се отстрани шлаката от заваряването, да се почистят заваръчните шевове, да се изравнят, ако някъде има малки неравности.

На следващия етап – затваряне на сглобената конструкция в херметичен корпус. Тази част от съоръжението също се прави от метални листове. Въпреки това преди това е необходима опресовка.

Тестване и окончателно сглобяване на конструкцията

Сглобената конструкция трябва да се изпита. Задължителни действия – проверка на херметичността на областта на котела, където трябва да циркулира топлоносителят. За провеждане на опресовката на топлообменника временно се монтират тапи на патрубките за подаване и връщане на топлоносителя.

След това топлообменникът се пълни с вода. Препоръчително е да се използва гореща вода от отоплителната мрежа или от системата за топла вода, за да може да се проверят заваръчните шевове при условия на топлинно разширение на метала.

Предната част на почти готовата конструкция с изведените тръбни изводи за подаване на въздух вътре в работните камери. Прозорците на секциите на горивната камера засега са без вратички. Тази конструкция ще бъде обшита с корпусни листове.

При условие, че няма течове по шевовете на топлообменника, водата се източва и се пристъпва към рамкиране на конструкцията на пиролизния котел с външни метални панели. Също на този етап се изработват и окачват вратите на прозорците на секциите на горивната камера.

Вратите на пиролизната инсталация изискват изпълнение, като се вземат предвид високотемпературните условия на експлоатация. Затова тези конструктивни елементи се правят (или се използват вече готови) обикновено от чугун с допълнително температурно усилване с шамотна тухла.

Пример за конструкция на врата на една от секциите на горивната камера на пиролизния котел. За усилване на защитата от въздействието на високата температура на процеса на горене, в допълнение към метала се използва шамотна тухла.

Завършващият етап е инсталирането на пиролизния котел на мястото на бъдещата му експлоатация. Монтажът на конструкцията се извършва върху фундамент или върху бетонна плоча. Препоръчва се височината на фундамента (плочата) спрямо нивото на терена да се поддържа с размер не по-малък от 100 мм.

След инсталирането и балансирането по нивата, долната част на котела се закрепва към фундамента. Остава да се присъедини димоотводната тръба, да се инсталира въздушна помпа и да се свържат линиите за подаване/изход на топлоносителя.

Котел с пиролизно действие, напълно затворен в метален корпус и готов за инсталиране на работното място. Като опорни елементи на закрепване към корпуса са заварени ъглови захващания.

Изработването на пиролизната конструкция на котела самостоятелно е работа, която изисква значително влагане на усилия. Разбира се, не може да се мине и без допълнителни разходи по отношение на финансови средства.

Възможно е разходите за закупуване на материал и за ползване на външни услуги да се окажат по-малки от стойността на промишлено произведено оборудване. Обаче разликата най-вероятно няма да бъде толкова съществена. Но основният въпрос не са парите.

Изводи и полезно видео по темата

За самостоятелното изработване на котел с пиролизно действие:

Технически самостоятелното производство на пиролизни котли без наличие на съответна база е изключително сложен процес. Освен това са необходими професионални умения за работа с метал, ясно разбиране на инженерните схеми и технологичните тънкости на изработването на котелно оборудване. Без всичко това не си струва дори да се захващате за работа.

Ако притежавате необходимите знания и умения и можете да дадете ценен съвет относно сглобяването на пиролизния котел на други посетители на сайта – оставете, моля, вашите коментари, споделете тайните на майсторството, задайте въпроси в блока под статията.