Пиролизный котел длительного горения с водяным контуром своими руками

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 18.09.2024

Пиролизный котел относится к одному из самых эффективных отопительных приборов, коэффициент полезного действия которого составляет 90%. Основная часть тепла вырабатывается за счет сгорания образующегося газа. Он не требует постоянного ухода, достаточно одной закладки топлива в сутки. Стоимость имеющихся в продаже установок довольно высокая, поэтому у многих возникает желание сделать ее своими руками.

Приступая к работе, следует уяснить, что находится внутри агрегата, как взаимосвязано и влияет на длительное горение и пиролиз. Чертеж поможет в этом разобраться, а пошаговая инструкция проведет по всем этапам монтажа. Важно ответственно подойти к выбору материала, чтобы не потратить зря свои деньги и время.

Особенности устройства и принцип работы

Пиролизный котел оптимизирует процесс горения, увеличивает его продолжительность, максимально повышает эффективность. Он имеет две камеры – газификации и дожига. Существуют основные типы установок: с принудительным поддувом и естественным, от этого зависит расположение топок.

В аппаратах с природной тягой дрова загружают сверху, с механической – снизу. В загрузочной топке тлеют дрова и твердые остатки. Во второй камере сгорают образующиеся газы. Сравнить плюсы и минусы обеих конструкций поможет таблица:

Расположение камеры с топливом	Преимущества	Недостатки
Верхнее	Удобно загружать дрова	Требуется чистка обеих топок от золы
	Естественный отвод дыма и продуктов сгорания	Сложно регулировать тягу, которая зависит от погоды
	Энергонезависимый котел
Нижнее	Естественная циркуляция древесного газа	Потребляет электроэнергию
Нижнее	Топки чистятся гораздо реже	Требуется дополнительное оборудование: вентилятор, источник бесперебойного питания

Агрегаты с принудительным поддувом имеют свои преимущества. У них гораздо быстрее начинается пиролиз и прогревание системы отопления. Продукты сгорания сразу выводятся, не задерживаясь внутри. Есть возможность автоматического регулирования процесса. Существенный недостаток – постоянная зависимость от электроэнергии. Котел с естественной тягой неприхотлив и надежен, редко ломается.

Различия в устройстве не влияют на принцип работы, он у них общий. В топку подается кислород в таком объеме, чтобы дрова только тлели. Происходит длительное горение, в результате образуется древесный газ. По сравнению с природным он обладает низкой теплотворностью, но способен гореть и выделять достаточное количество дополнительного тепла.

Топливо разлагается на составные части при минимальном объеме поступающего кислорода. Дрова в обычном котле сгорают при средней температуре 1000° за 3–4 часа, выделяя около 5 килокалорий тепла. В пиролизном это происходит при 300–800° на протяжении половины суток. Коэффициент полезного действия вырастает до 90% по сравнению с обычными 70%.

Агрегат запускается и работает в такой последовательности:

в топку загружают дрова, поджигают и закрывают дверцу;
отворяют заслонку дымохода – возникает перепад давления, начинается приток кислорода в верхнюю камеру;
выделяющийся при тлении топлива газ CO тяжелее воздуха, поэтому опускается и воспламеняется;
происходит постоянная циркуляция смеси – она горит в обеих камерах, процесс стабилизируется.

Работа котла состоит из трех стадий:

Розжиг. Заслонка прямого хода в открытом положении, дым удаляется беспрепятственно.
Рабочий режим. Шибер перекрывают, начинается пиролиз. Тяга обеспечивается вентилятором или процесс естественный.
Догрузка топлива. Открывают дроссель и быстро заполняют топку дровами.

В пирокотле постоянно циркулирует большое количество тепловой энергии. Значительная ее часть используется на самоподдержку рабочего цикла. Для отбора доступна только та, что не требуется для этих целей. Если установить теплообменник в любой камере, это резко ухудшит эффективность агрегата, возможно образование вредного угара, который не успевает сгореть. Водогрейный регистр располагают на пути дымовых газов.

Конструкция самодельного агрегата и расчет материалов

Пиролизный котел своими руками делают преимущественно с верхней загрузочной топкой, под которой находится камера газификации. Она проще в изготовлении, у нее хороший КПД. Если имеются некоторые инженерные навыки, можно внести изменения в готовый чертеж, но внутренние размеры оставляют прежними или с незначительными коррективами. Топки лучше сделать одинаковыми по ширине и длине, отличия только по высоте.

Чтобы подсчитать, подойдет ли аппарат по мощности, исходят из такого правила: каждые 10 м2 помещения требуют 1 кВт энергии. Значение умножают на коэффициент 1,2, но на практике его увеличивают до 1,5, поскольку не всегда имеется качественное топливо. Если, к примеру, исходить из того, что аппарат выдает 20 кВт, то он способен обогреть 200 м2 площади, но с учетом запаса – 130 м2. Котел такой производительности доступен для самостоятельного изготовления, с большей мощностью требуется применение особой жаропрочной стали большой толщины. Сварить ее в домашних условиях трудно.

Для камер рекомендуется использовать жаропрочную легированную сталь, но ее стоимость значительная, поэтому заменяют простой углеродистой толщиной 5 мм. Горящий газ создает высокую температуру в рабочей зоне отсека. Чтобы защитить металл, снизу закладочной камеры устанавливают чугунный колосник, а днища обеих топок футеруют огнеупорным кирпичом.

Водяная рубашка функционирует под давлением, что требует высокого качества швов. Основной фактор, препятствующий этому – горячие и холодные трещины, что образуются вследствие высокой разницы температур на относительно небольшой протяженности изделия. Чтобы уменьшить отрицательные последствия, используют несколько технологических приемов:

металл нарезают, плавно подавая режущий инструмент, чтобы предохранить кромки от перегрева;
сварку проводят в мягком режиме, уменьшив требуемый ток на 20–25 %;
шов проходят без боковых колебаний с высокой скоростью;
подкладывают толстый металл для быстрейшего остывания.

Конструкции многих пиролизных котлов не предусматривают использование воды как теплоносителя. Тогда обменник не герметизируют, по его трубам в помещение поступает горячий воздух, а приток холодного – от пола. Подобное решение имеет свои преимущества, особенно для дачников, которые изредка наведываются в загородный дом. Тогда нет риска размораживания системы.

Существенно понизить стоимость самодельной установки можно, правильно подобрав металл, а также оборудование. Необходимые материалы, их характеристики приведены в таблице:

Наименование	Размеры, мм	Расход
Трубы круглого сечения	57×3,5	8 м
159×4,5	1 м
32×3,2	1 м
Профильные трубы	60×30×2	1,5 м
80×40×2	1 м
20×20×2
Стальные полосы	20×4	7,5 м
30×4	1,5 м
80×5	1 м
Огнеупорный кирпич	15 штук
Листовой металл	3 и 5 мм	10 м 2

Из инструментов, кроме сварочного аппарата, понадобятся болгарки с возможностью установки дисков диаметром 230 и 125 мм. Кругов требуется 10 штук больших и 5 маленьких. Применение УШМ для резки металла не обеспечивает точности, что потом сказывается на качестве швов. Лучше заказать изготовление с использованием гильотины в мастерской. Пригодится электрическая дрель. Возможно, во время работы возникнет необходимость прикупить еще какой-то материал, но это решается.

Изготовление пиролизного котла своими руками

Чаще домашние мастера используют популярную схему Беляева, доступную для реализации. Ее мощность 25 кВт. Следует подготовить стальные листы, разложив их на столе. Берут чертеж и наносят размеры на металл, делая это очень тщательно, чтобы не было малейшего отклонения от параметров. Затем болгаркой нарезают заготовки.

Работу начинают с топок. Их основа – боковые стенки, одинаковые слева и справа, которые соединяются спереди листом металла. В нем предварительно прорезают прямоугольные отверстия, в которые будут установлены дверцы. Нижняя предназначена для обслуживания камеры сгорания газа, а верхняя – для загрузки топлива. Размеры конструкции представлены на чертеже:

A – приборы контроля; B – загрузочная дверца; C – зольниковая крышка; D – дымосос; E – муфта для подсоединения температурного датчика ½ дюйма; F – патрубок аварийной линии (устанавливается предохранительный клапан); G – подача теплоносителя; H – подвод холодной воды, R ¾; K – подвод горячей воды; L – обратная магистраль; M – расширитель.

Со всех сторон камеры закрываются листами, которые соответствуют внешним габаритам топок. До окончания монтажа внутренних частей их не приваривают. Для руководства дальнейшим процессом предлагается пошаговая инструкция.

Двухкамерную топку дополняют воздуховодами. Применяют профильную трубу 60×30 или для удобства металлический швеллер. Внутри по всей площади высверливают небольшие отверстия.

Ниже в топочной камере на поперечной стенке приваривают патрубок для вторичной подачи кислорода. Дальше приступают к теплообменнику в такой последовательности:

на листе металла делается разметка для двух заготовок;
в них сверлятся отверстия 60 мм;
нарезаются трубы диаметром 57 мм необходимой длины;
их концы вставляют в дыры на одном листе и обваривают;
аналогично поступают с другой стороной.

По верхнему уровню теплообменника рядом устанавливается заслонка дымохода. Она оснащается рукояткой с возможностью фиксации в любом положении. В торец корпуса ввариваются куски листового металла для подсоединения дымовой трубы.

Внутреннее пространство камер сгорания футеруют шамотным кирпичом. Его разрезают алмазным кругом по размерам, часть – под углом, плотно подгоняют по месту. Внутренние работы закончены, можно приваривать заднюю стенку, верхнюю и нижнюю.

Основной этап сборки пиролизного котла завершен. При желании устанавливают вентилятор. Конструкцию обрабатывают – убирают окалину от сварки, подчищают швы, подправляют неровности. Из более тонкого металла (3 или 4 миллиметра) делается внешний кожух. Для монтажа рекомендуется применять уголки. Они соединяются сваркой через отверстия в листах, которые предварительно сделаны по краям. Перед пуском проверяют герметичность водяной рубашки. Ее наполняют водой и накачивают воздух с избыточным давлением. Некачественные швы протекут.

Бюджетный вариант для дачи

Газовый баллон своей округлой формой и толщиной металла отлично подходит для изготовления пиролизного котла. Он имеет почти метровую высоту, диаметр 35 см. Этих размеров достаточно для создания отопительного прибора, способного обогреть помещение средней площади. В устройстве хорошо сжигаются самые бросовые виды топлива: щепки и опилки, сырые дрова.

Установка работает следующим образом:

через верх или боковую дверцу проводят загрузку и поджигают;
после возникновения устойчивого огня накрывают поршнем (по-народному блин) и плотной крышкой, в которой есть отверстие для трубы;
в топку через воздуховод поступает ограниченное количество кислорода, отчего начинается процесс пиролиза;
газы поднимаются вдоль стенок котла и сгорают в верхней части;
остальные продукты удаляются через дымоход.

Баллон обрезают по месту, где начинается округление. Сбоку – отверстие для дверцы, которая должна закрываться очень плотно. Поэтому ее используют обычно для чистки, а топливо загружают сверху. Отрезанную часть используют для крышки:

шлифуют разрез, чтобы добиться герметичности;
делают отверстие на 2–3 мм больше трубы воздуховода, соединенной с блином;
обваривают понизу стальной полосой.

Поршень имеет своеобразную конструкцию. Его лопасти предназначены для завихрения воздушных потоков над тлеющим топливом, а наваренный на них круглый кусок металла мешает возникнуть открытому огню.

Дымоход делают из труб разного диаметра: горизонтальный участок – 120 мм, вертикальный – 180 мм. Такая конструкция способствует созданию менее активной тяги, тормозит отвод газов. Прямой угол тоже играет свою роль в замедлении процесса горения. Это обеспечивает пиролиз и продолжительную работу котла в течение 8–10 часов.

Снизу делается отверстие для зольника с дверцей. Ее конструкция должна обеспечивать плотное прилегание. Можно использовать вырезанный кусок стенки баллона, на который по периметру приваривается полосовое железо. Немного выше устанавливается колосниковая решетка, сваренная из арматуры. Сквозь нее проваливаются остатки топлива, которые затем удаляются.

В вертикальной трубе дымохода конденсируется много влаги, которая собирается в нижней ее части. Для удаления воды устанавливают шаровый кран. Он удобен тем, что в случае засорения легко прочищается куском провода.

Заключение

Любые пиролизные котлы оснащаются дополнительным оборудованием. Наличие приборов контроля обязательно: манометр, аварийный клапан. При желании устанавливают воздушный насос для принудительной подачи кислорода. В аппаратах с нижней камерой сгорания газа он необязателен – используется естественная тяга.

Применение дымососа ограничивается стоимостью. Электродвигатель работает в условиях высокой температуры, поэтому применяется особая защищенная конструкция. Обычный не подойдет, отсюда соответствующая цена. Теплообменник может быть как водяным, так и воздушным. Его объем рассчитывают исходя из площади обогреваемого помещения.

Вместо обычных 2–4 часов, одной закладки в котлы длительного горения хватает минимум на 8–12 часов работы оборудования. Точное время между загрузками зависит от конструкции и типа используемого топлива.

Чертежи твердотопливных котлов длительного горения

Продолжительную работу устройства с теплообменником на одной партии дров обеспечивает специальная конструкция:

увеличенная емкость топливной камеры – вмещает в 2 раза больший объем закладки;
нестандартное направление разжигания – дрова прогорают вертикально вниз.

Огонь охватывает верхний слой топлива. За счет дозированной подачи воздушного потока образуется ровное, несильное пламя. Нижний объем закладки постепенно нагреваются по мере прогорания дров.

Классический

В стандартных чертежах устанавливают тепловой генератор в форме цилиндра. Прямоугольный корпус для классических котлов длительного горения не подходит.

Оборудование работает следующим образом:

топочную камеру наполняют дровами и разжигают сверху;
в процессе прогорания топлива посредством телескопической трубы на него опускается груз с отверстием для циркуляции воздуха;
кислород через дымоход поступает в топку под воздействием естественной тяги или вентилятора;
теплообменника в классической схеме нет, вода для отопления нагревается напрямую.

Помимо дров для растопки используют торф или кокс.

Фото 1. Классический твердотопливный котел длительного горения с дровами в топочной камере и отсутствием теплообменника.

Пиролизный

В газогенераторных приборах дрова тлеют медленнее. Происходит выделение горючего дыма, который поступает в отдельную зону и вырабатывает дополнительную тепловую энергию. Конструкция включает:

Две камеры разделяет огнестойкое перекрытие с форсункой и отверстиями. От вторичного воздушного потока зависит скорость нагрева воды внутри теплообменника.

Фото 2. Пиролизный котел, оснащенный загрузочной камерой, теплообменником, камеры разделены огнестойким перекрытием.

Шахтный

Устройства, работающие по принципу обычного сжигания топлива, проще пиролизных. Конструкция включает:

Топку. Эта зона занимает от 50% объема оборудования и чаще имеет прямоугольную форму. Ее высота незначительно меньше длины целой конструкции.
Люк для загрузки топлива. Его устанавливают сверху или сбоку относительно топки.
Зольник. Камера, куда естественным путем попадает зола с остатками углей. Ее оборудуют под топкой.
Колосник. Выполняет функцию разделительной решетки между внутренними секциями котла.
Дверца. Размеры подбирают с учетом возможности одновременного доступа и к зольной, и к нижней части топочной камеры. Чтобы регулировать объем воздуха, на дверцу устанавливают шибер.
Секция с теплообменником. В проектах шахтных котлов используют конструкции водяного или жаротрубного типов. В камере теплообменника выполняют отверстие для поступления угарных газов.
Дымоходная труба из металла или кирпича с заслонкой.

После загрузки и розжига топливо выделяет горючие газы. Через отверстие они поступают в камеру с теплообменником, нагревая последний. Дым отдает энергию и выходит наружу через трубу, а горячая вода поступает в отопительную сеть.

Фото 3. Котел длительного горения шахтного типа с теплообменником, в котором топливо выделяет горючие газы после розжига.

Пошаговая инструкция по изготовлению котла из кирпича и металла

Чтобы выбрать правильную конструкцию, рекомендуют учитывать площадь помещения и тип топлива. Если котел строят для гаража или дачного дома малой площади, в водяном контуре нет необходимости. Нагревание происходит от поверхности прибора за счет конвекции горячего воздуха.

Тип топлива влияет на объем камеры. Для дровяных котлов подходят проекты с увеличенными габаритами топки. При использовании пеллет или стружки возможно обустройство емкости для автоматической подачи гранул.

Проще построить конструкцию на основе металла с кирпичом. Для этого изготавливают теплообменник из профильных труб круглого и прямоугольного сечения, который устанавливают непосредственно в кирпичный котел.

Необходимые материалы и инструменты

Для изготовления корпуса используют:

Песок для раствора.
Огнеупорный печной кирпич. Как альтернативу, применяют тугоплавкий аналог.
Колосник на основе чугуна.
Готовые дверцы для зольника и топочной камеры (загрузочного люка).

В конструкции теплообменника лежат:

труба круглого сечения – 8 шт. 800х50 мм, 4 шт. 300х40 мм;
труба прямоугольного профиля – 5 шт. 300х50 мм, 1 шт. 500х50 мм;
отрезки труб для контуров поступления и передачи воды в систему – 2 шт. 100–150х50 мм;
металлические пластины 60х40 мм для закрытия стыков.

Для сокращения расходов выбирают изделия без швов из легированной стали 20 марки.

При строительстве теплообменника и котла применяют:

Для сборки отопительного прибора длительного горения подходят электроды МР-3С или АНО-21.

Как построить конструкцию своими руками поэтапно

Теплообменник своими руками собирают из 4 труб 60х40 мм, круглых заготовок D40 и D50 мм. Оптимальная толщина стенок – 3–5 мм. Из прямоугольных труб длиной 300 мм делают вертикальные стойки – по 2 спереди и сзади регистра. Для этого:

С тыльной стороны двух труб для фронтальных вертикальных стоек вырезают по 4 круглых отверстия диаметром 50 мм. Неровности на поверхности шлифуют болгаркой.
На каждой из двух труб для задних вертикальных стоек выполняют по 4 круглые отверстия диаметром 50 мм по широкой плоскости и 40 мм по узкой стороне.

Важно! Неровности на поверхности труб обязательно удаляют болгаркой для точной сварки.

Подготовка стойки к подключению

Чтобы подготовить стойки к подключению, выполняют следующие действия:

В нижней прямоугольной трубе длиной 500 мм, размещаемой спереди котла, вырезают круглое отверстие диаметром 50 мм для подведения холодной воды.
В верхнем противоположном углу задней вертикальной стойки вырезают круглое отверстие такого же диаметра для выхода нагретой воды в отопительную систему.

Передние вертикальные стойки соединяют с задними 8 длинными (800х50 мм) круглыми трубами. Их выставляют перпендикулярно друг другу и приваривают. Между задними стойками проводят 4 короткие (300х40 мм) круглые трубы. Снизу передних стоек устанавливают длинную (500х50 мм) прямоугольную трубу с отверстием для обратки.

Важно! Все грани находятся строго перпендикулярно друг другу. Сварку выполняют на ровном основании, чтобы избежать перекосов. Лучше соединять стойки и трубы с помощником.

Когда каркас теплообменника готов, короткие отрезки (100–150х50 мм) приваривают к местам подключения к сети отопления, а все открытые торцы стоек закрывают отрезками металла.

Чтобы проверить теплообменник на непроницаемость перед установкой, нижнее отверстие закрывают, а емкость заполняют водой через верхнее.

Конструкция находится в вертикальном положении. При отсутствии протечек, теплообменник готов к монтажу.

Перед созданием кирпичного корпуса строят бетонный фундамент с учетом размеров прибора. На нем выкладывают поддувальную камеру, монтируют колосник. Теплообменник устанавливают с наклоном в сторону поступления холодной воды.

Патрубок выхода должен располагаться выше любой верхней точки конструкции. Минимальная разница в высоте – от 10 мм или более. Это исключает риск образования воздушной пробки, улучшает циркуляцию воды.

Внимание! Между кирпичной поверхностью и крайней частью теплообменника обязательно оставляют зазор минимум 10 мм.

Готовую конструкцию с трубой обкладывают огнестойким или шамотным кирпичом. Оптимальная толщина стен топливника – ½ блока.

Заранее оставляют проемы и устанавливают 2 дверцы:

нижнюю – для доступа к месту розжига, очистки топки и зольника;
верхнюю – для закладки топлива.

Последнюю устанавливают на крышке или лицевой стенке прибора. Нижнюю дверцу по желанию заменяют двумя отдельными меньшего размера.

Кладку производят с обязательной перевязкой швов. Наружный кирпичный корпус возводится выше труб минимум на 20–30 мм. Верхнюю часть закрывают чугунным листом для быстрого демонтажа при необходимости. В конструкции используют дымовую трубу из металла или остатков кирпича. Ее устанавливают на высоту от 5 или более метров относительно уровня колосника.

Подсоединение устройства к отопительному контуру

Готовый прибор предназначен для работы в автономной сети с естественной и принудительной схемой циркуляции энергоносителя. В первом случае выполняют следующие действия:

От котла выводят прямую трубу, на которую монтируют группу безопасности.
С помощью тройника оборудуют байпас.
Устройство подключают к отопительной системе через 2 патрубка.

Все места соединений обязательно обматывают паклей и покрывают герметиком.

Как избежать проблем при строительстве и эксплуатации

Оборудование устанавливают только на бетонное основание. Стальной прокат не выдерживает вес и котел проседает. Это приводит к потере плотности соединений и повреждению труб.

Использовать самодельную дверь для топки и зольника не рекомендуют. Малейшие неровности снижают эффективность сжигания дров.

Кроме того, возможно выпадение углей через щели с последующим возгоранием. При самостоятельном изготовлении дверцы ее делают строго под отверстие, обеспечивают заслонками и теплоизоляцией между слоями.

Если котел с теплообменником используют в локальной отопительной сети, циркуляционный насос устанавливают на обратку. Так устройство работает в щадящем режиме на протяжении 6 или более лет. Для решения проблемы низкотемпературной коррозии на байпасе (перемычке) устанавливают трехходовой термостатический клапан и настраивают на 55 градусов.

Стойкий запах креозота и задымление в котельной говорят о низком качестве топлива. Дешевые деревянные шпалы не подходят для обогрева и образуют зольно-угольные остатки на стенках менее, чем за сутки горения. Чтобы исключить теплопотери через дымоход, последний оборудуют заслонкой. Она предотвращает выход нагретого воздуха, снижает скорость сжигания топлива.

Полезное видео

В видео представлена одна из схем создания твердотопливного котла с минимальными затратами.

Способ проверки перед запуском

Базовых навыков сварки достаточно, чтобы построить котел длительного горения с теплообменником без посторонней помощи.

Подробная инструкция помогает собрать устройство с теплообменником для отопления дома площадью до 100 м2 при шести 7-секционных радиаторах из чугуна и разводке с 2 трубами.

В соответствии со СНиП, перед первым запуском котла выполняют 24-часовую гидравлическую проверку. Для этого:

запорную арматуру и краны открывают;
в систему запускают воду;
давление повышают до уровня 1,3 атм.

Простой метод помогает убедиться, что протечки отсутствуют. Обязательно проверяют участки резьбового соединения и сварные швы. Уровень давления должен сохраняться без изменений. При обнаружении любых неполадок котел отключают от сети отопления и устраняют проблемы.

Технически наиболее совершенными считаются котлы, в которых происходит полное сжигание топлива с максимально возможным поглощением выделяемой теплоты. Поскольку схемы такого рода доступны широкому кругу людей — попробуем разобраться с самостоятельным изготовлением пиролизного котла для больших порций горючего.

За счёт чего возможна длительная работа

На открытом воздухе даже отчасти сырые дрова сгорают очень быстро — буквально за 1–1,5 часа. Причиной всему свободный доступ кислорода — в закрытой топке котла он отсутствует, с помощью заслонки поддува дозируется порция поступающего кислорода, и горение происходит менее интенсивно.

Пиролизный котёл на дровах: 1 — поддувало; 2 — камера загрузки топлива и газификации; 3 — теплобменник; 4 — камера сгорания; 5 — камера дожигания; 6 — дымоход

В конструкции каждого современного котла на твёрдом топливе должна быть предусмотрена дополнительная подача воздуха для догорания выделившихся газов. При этом интенсивность и скорость сгорания закладки регулируется не объёмом поступающего кислорода, а температурой нагрева топлива. Действительно, если разогреть всю закладку сразу, то горючие газы выделятся очень быстро и о продолжительной работе котла придётся забыть. Однако если нагревать твёрдое топливо отдельными порциями, возможно постепенное его разложение в генераторной камере и эффективное полное сгорание во втором отделении топки. При этом поток газов инвертируется, они движутся сверху вниз под действием тяги, созданной эжекцией.

Конструкция пиролизного котла длительного горения: 1 — пиролиз твёрдого топлива; 2 — камера сгорания; 3 — нижняя дверца; 4 — подача вторичного воздуха; 5 — подача первичного воздуха; 6 — верхняя загрузочная дверца; 7 — камера газификации; 8 — дымосос

Материал изготовления

Пиролизные котлы характеризуются повышенной температурой рабочей зоны. В камере газификации горения не происходит, однако обратный поток тепла способен разогревать стенки до 500–600 °С. Наибольшему температурному воздействию подвергается низ газогенераторного отсека — именно эта часть контактирует с воспламеняющимися газами и испытывает серьёзную термическую нагрузку. Рекомендуется низ камеры закладки выполнять в виде чугунного колосника или специального огнеупорного изделия с тонкой прорезью либо рядом небольших отверстий.

Основная трудность в самостоятельном изготовлении котловой техники заключается в выборе подходящей марки стали, которая поддаётся обработке в домашних условиях без специального оборудования. Наиболее пригодными в этом плане считаются стали аустенитного и аустенито-ферритного класса с умеренным содержанием хрома и никеля. Примерами марок таких сталей можно назвать 12Х18Н9Т, 08Х22Н6Т или AISI 304.

Технология сварки таких металлов признаётся умеренно сложной, но воспроизводимой в кустарных условиях с применением дуговой сварки покрытыми электродами без защитной среды. Основным фактором, ухудшающим качество сварной конструкции, считается образование горячих и холодных трещин, обусловленное высокой разницей температур на относительно малом линейном участке металлического изделия.

Для устранения негативных факторов термического воздействия используют следующие технологические приёмы:

Нарезка деталей с плавной подачей режущего инструмента, чем исключается перегрев кромок.
Ограничение плотности сварочного тока на 20–25% по сравнению с конструкционной сталью, сварка в мягких режимах.
Ограничение температуры сварочной ванны, выполнение многопроходного шва с высокой скоростью без боковых колебаний.
Правильная разделка соединяемых кромок согласно ГОСТ 5264 и их зачистка металлической щёткой.
Подкладка под изнанку шва металлического теплоотвода, поковка шва в процессе остывания.

И, конечно же, следует сделать правильный выбор содержания легирующих добавок в стержне электрода, чтобы обеспечить содержание феррита в структуре шва порядка 5–8%. К использованию рекомендованы электроды марок ЦТ-15 и ЦТ-16, а также специальные электроды 6816 MoLC или ROST 1913.

После сваривания конструкций рекомендуется их первичный отжиг при температуре не менее 700 °С в течение 2,5–3 часов. Достаточно загрузить внутренность сваренного корпуса каменным углём и разжечь горючее, обеспечив слабый принудительный поддув. Перед проведением отжига желательно протравить сварочные швы специальной пастой, соответствующей используемой марке стали.

Определение размеров и мощности

Прежде чем приступить к изготовлению пиролизного котла, следует провести расчёт размеров камер топки и дополнительных отсеков. В качестве исходных данных принимается требуемая теплотворная мощность, определяемая с учётом КПД самодельного котла порядка 75–80%. В домашних условиях можно изготовить твердотопливные котлы мощностью до 20–25 кВт, более производительные агрегаты требуют использования жаропрочных сталей значительной толщины, которые плохо поддаются свариванию в домашних условиях.

Мощность котла и продолжительность его работы определяются объёмом камеры газификации. Без учёта КПД теплотворность большинства распространённых пород древесины составляет около 4–5 тыс. ккал/кг, что примерно соответствует 4–4,5 кВт·ч тепловой мощности. Эти значения применимы только для древесины с влажностью не более 25%. Суть расчёта проста — определить требуемую мгновенную мощность и умножить её на количество часов работы. Стоит помнить, что пиролизные котлы даже совершенных конструкций имеют предельную продолжительность работы не более суток, а самостоятельно произведённые агрегаты следует рассчитывать максимум на 12–15 часов непрерывного горения.

Объём камеры закладки определяется из расчёта 2 литра на каждый килограмм дров. К полученному значению нужно добавить около 30%, ведь в пиролизном котле используют неколотые чурки, которые невозможно уложить вплотную. Размер камеры сгорания газов должен составлять не менее 30–40% от объёма камеры газификации. Наиболее выгодной считается структура котла, в которой две камеры расположены одна над другой, имеют одинаковую форму, но отличаются по высоте.

Сборка двухкамерной топки

Материалом для изготовления стенки камер лучше выбрать горячекатаный лист толщиной не менее 8 мм, в идеале — 10–12 мм. Чем толще металл, тем сложнее процесс сваривания, однако конструкцию из слишком тонкой стали гарантированно поведёт и выкрутит в непредсказуемых направлениях. Именно поэтому среди деталей, из которых собирается котёл, не должно быть мелких элементов с соотношением сторон более 2:1.

Основа двухкамерной топки — наружные боковые стенки. Они общие для обеих камер, соединяются посредством передней стенки, в которой проделаны два прямоугольных отверстия для дверец. Нижнее отверстие предназначено для обслуживания камеры сгорания, его высота должна быть порядка 120–150 мм, ширина — не менее 300 мм, располагается отверстие с отступом в 150 мм от нижнего края. Верхнее отверстие предназначено для загрузки камеры газификации, чем оно будет больше — тем лучше, располагаться отверстие должно не ближе 100 мм к верху камеры. Снизу и сзади топка замыкается цельными листами, которые вырезают по внешним габаритам топочной камеры, но не приваривают до окончания сборки внутренних деталей. Сверху котёл накрывается листом номинального сечения.

Пример размеров пиролизного котла

Разделять камеры газификации и сгорания будет цельная плита, ширина которой соответствует внутреннему расстоянию между стенками, а длина — на 400 мм меньше. В задней части плиты вертикально приваривается цельная перегородка, которая отделяет камеру загрузки по всей высоте, по центру вдоль горизонтальной части вырезается отверстие шириной 50 и длиной в 400–600 мм. Собранную Г-образную перегородку не приваривают до завершения сборки теплообменника.

Теплообменник для пиролизного котла

Наилучшей конфигурацией теплообменника самодельного пиролизного котла будет водяная рубашка нижней камеры и дымоходного канала. Это не самый эффективный тип, однако производство собственного сотового теплообменника вызовет неизбежные трудности либо с поиском труб соответствующей марки стали, либо со свариванием разнородных деталей.

Сборку деталей теплообменника проводят на том этапе, когда у котла сварены дно, передняя панель и две боковые стенки. Доступ для сварочных работ обеспечивается с задней стороны котла. Первым делом устанавливается верхняя перегородка рубашки. Это прямоугольная плита по внутренней ширине топки и на 200 мм меньше глубины камеры сгорания. По бокам плиты нужно удалить два прямоугольных фрагмента шириной по 100 мм таким образом, чтобы в передней части плиты осталось два выступа длиной по 200 мм. Полученная деталь приваривается к стенкам и передней панели заподлицо с нижним краем проёма дверцы камеры сгорания. При этом вырезы в перегородке образуют каналы для циркуляции между нижней зоной и боковыми стенками теплообменника.

Внутренние стенки рубашки выполняются по краю проточных каналов, имеют высоту камеры сгорания и примыкают вплотную к передней панели. Сверху их накрывают двумя полосами шириной по 100 мм.

По длине теплообменник не достаёт до задней стенки котла порядка 200 мм и примерно на такое же расстояние боковые каналы выступают за Г-образную перегородку между камерами. Когда она будет установлена, останется только сформировать двойные стенки дымоходного канала, вырезать его выходное отверстие, закрепить заднюю стенку котла и врезать резьбовые штуцеры для подключения к отопительному трубопроводу. Врезка обратки выполняется в одном из передних нижних углов рубашки, подачу врезают в любой наивысшей точке рубашки дымохода.

Обратите внимание, что камера сгорания ограничена со всех сторон водяной рубашкой, кроме перегородки с камерой газификации. Это необходимо для передачи тепла, обеспечивающего термическое разложение топлива. При этом прогреваться будет не вся закладка сразу, а только её слои, примыкающие к разогретым стенкам.

Дополнительное оборудование

К сожалению, пиролизные котлы не являются энергонезависимыми. Из-за реверсного потока газов требуется принудительный наддув. Для моделей мощностью до 15 кВт он реализуется дутьевым вентилятором, который монтируется на нижней дверце. При этом пополнение загрузки в процессе горения невозможно.

Более мощные котлы комплектуются вентилятором-дымососом, который устанавливается на верхней стенке корпуса на выходе дымоходного канала. При этом исключается появление обратной тяги и дверцу камеры газификации можно без последствий открывать даже в процессе горения.

Особое внимание нужно уделить температуре теплоносителя внутри рубашки. После выхода котла на режим она не должна быть меньше 60 °С для исключения образования конденсата. Эта задача решается путём установки узла автоматической рециркуляции, подмешивающей воду из подачи в обратку. Также требуется установка группы безопасности для закрытых отопительных систем и основного циркуляционного насоса.

Опубликовал(а): Екатерина Пильникова
Обновлено: 06.08.2019

Пиролизный котел – одна из наиболее современных и экономичных разновидностей отопительных агрегатов. Для работы такого котла подходит самое разнообразное твердое топливо – от дров и прессованных гранул до торфа и бытового мусора.

Пиролизный котел своими руками

Таблица 1. Пиролизный, газогенераторный котел. Параметры при разных мощностях

Параметры	Ед.изм.	15-25 кВт	20-30 кВт	40-50 кВт	80-100 кВт
Теплопроизводительность	кВт	15-25	20-30	40-50	80-100
Объем камеры загрузки (газообразования)	м3	0,13	0,15	0,22	0,52
Рабочее давление теплоносителя (не более)	МПа	0,3	0,3	0,3	0,3
Рабочая температура воды. Максимальная / Минимальная	0С	90 / 65	90 / 65	90 / 65	90 / 65
КПД при влажности топлива:20% / 40%	%	90 / 82	90 / 82	90 / 82	90 / 82
Номинальное разрежение за котлом	Па	25	25	25	25
Температура исходящих газов	0С	140	140	140	150
Потребляемая электрическая мощность	Вт	40	40	90	180
Напряжение питания	В	220	220	220	220
Диаметр дымохода	мм	194	200	200	219
Отапливаемая площадь (ориентировочно)	м2	До 250	До 300	До 500	До 1000
Максимальная длина дров	м	0,45	0,45	0,58	0,92
Габаритные размеры Глубина * Ширина * Высота	мм	810 / 740 / 1130	810 / 740 / 1220	950 / 760 / 1350	1300 / 1030 / 1440
Вес	кг	350	400	450	650
Топливо	-	Дрова, топливные брикеты	Дрова, топливные брикеты	Дрова, топливные брикеты	Дрова, топливные брикеты

Как работает пиролизный котел?

В основе работы котла лежит принцип пиролиза, суть которого заключается в термическом разложении твердого топлива при высокой температуре в условиях искусственно созданного дефицита кислорода. В результате топливо тлеет, разлагаясь на твердый остаток и пиролизный газ. Образующиеся газы также сгорают, что повышает теплоэффективность оборудования и делает расход топлива более рациональным.

Устройство котла

Дополнительным преимуществом рассматриваемых отопительных котлов является экологическая безопасность. В процессе пиролизного сжигания топлива выделяющиеся вредные компоненты смешиваются с углекислым газом и утилизируются. В результате в атмосферу выводится дым, не содержащий канцерогенов и прочих вредных веществ. Эта особенность позволяет топить котлы даже резиной, обрезками древесно-стружечных плит и прочими подобными материалами.

Как движется воздух в котле

Важно! Объем примесей типа резины и полимеров не должен превышать 20% от суммарного количества топлива.

Работа пиролизных котлов состоит из 4 основных этапов.

На первом этапе топливо дополнительно сушится и разлагается на твердый остаток и газы.
На втором этапе пиролизные газы сжигаются.
На третьем этапе продувается пламя и тепло возвращается к топливу, что способствует выделению дополнительного количества тепла.
На четвертом этапе оставшиеся продукты сгорания выводятся через дымоход.

Разобравшись в особенностях работы котла, приступаем к его изготовлению. Начнем с подготовки необходимых материалов и инструментов.

Котел пиролизный Viessman Описание конструкции

Набор для работы

Листовой металл толщиной от 0,8 мм.
Огнестойкие кирпичи.
Температурные датчики.
Решетка колосника.
Трубы диаметром 32 мм, 57 мм и 160 мм.
Профилированные трубы в количестве 2 штук.
Дверца зольника.
Дверка для топливной камеры.
Вентилятор.
Гибкая пережженная проволока.
Болгарка.
Шлифовальные круги.

Порядок изготовления пиролизного котла

Прежде чем приступать к изготовлению котла, ознакомьтесь с некоторыми полезными рекомендациями. При условии их соблюдения готовое оборудование будет максимально производительным, эффективным и экономичным.

Полезные рекомендации

Систему нужно укомплектовать вентилем для регулирования интенсивности движения теплоносителя.
Для увеличения теплоотдачи трубу теплоносителя лучше сделать изогнутой, к примеру, в форме змеевика.
Проем для загрузки топлива должен иметь прямоугольную форму. При этом дверцу отверстия следует укомплектовать стальной накладкой для уплотнения.
Для контроля интенсивности поступающего воздушного потока система укомплектовывается ограничителем.

Инструкция

Чертеж пиролизного котла

Первый шаг. Из листового металла вырезаем стенки корпуса котла в количестве 4 штук. В передней стенке вырезаем отверстия для топочной камеры и зольника.

Второй шаг. Вырезаем отверстия для трубников и дымососа.

Третий шаг. Соединяем вместе все металлические стенки, за исключением задней. Для этого используем сварочный аппарат. Тщательно отшлифовываем стыки между сторонами будущего отопительного котла.

Стенки котла Дверца Зольник

Четвертый шаг. Собираем теплообменник котла в соответствии с представленной схемой. Свариваем трубы.

Пятый шаг. Вставляем теплообменник в корпус котла. Убеждаемся в герметичности соединений с помощью компрессора. При отсутствии течей привариваем заднюю стенку корпуса.

Шестой шаг. Устанавливаем решетку колосника. Она разделит корпус котла на 2 камеры. В одной (нижней) будет тлеть загрузка, во второй – сгорать газы. Нижнюю камеру укомплектовываем воздуховодом, а после обкладываем огнестойким кирпичом с каждой стороны.

Корпус пиролизного котла изнутри

Седьмой шаг. Монтируем дверцы зольной камеры и топливника. Они должны максимально плотно прилегать к корпусу.

Восьмой шаг. Устанавливаем собранный котел на предварительно выложенную кирпичную опорную площадку.

Девятый шаг. Подключаем дымоход. Трубу для отведения дыма рекомендуется обернуть минеральной ватой для утепления.

Десятый шаг. Подключаем к агрегату водяной контур.

Одиннадцатый шаг. Устанавливаем дутьевой насос.

Котел Пиролизный котел своими руками

Дополнительно котел можно автоматизировать, установив систему температурных датчиков и регуляторов. Они будут контролировать интенсивность подачи воздуха.

Вытяжка около котла Блок автоматики (подключен насос, вытяжка и датчики)

Техника безопасности

При установке самодельного котла соблюдаем следующие важные правила:

для установки отопительного агрегата нужно выделить отдельную котельную;
в котельной нужно оборудовать эффективную вентиляционную систему. Минимальная площадь воздуховодного отверстия – 100 см 2 ;
расстояние между агрегатом и любыми другими поверхностями и предметами должно быть больше 20 см;
перед топкой котла укладываем на пол стальной лист толщиной не менее 3 мм;
котел устанавливаем на предварительно обустроенное кирпичное либо бетонное основание;
дымоотводящую трубу нужно качественно утеплить. Без теплоизоляции процессы образования конденсата, копоти и прочих неприятностей будут более интенсивными. Это отрицательно скажется на эффективности оборудования и сроке его службы.

В завершение выполняется проверка КПД котла. Для этого достаточно сделать тестовую загрузку топлива. Если выходящий дым не будет иметь угарного запаха, значит с КПД котла все в порядке и его можно использовать для обогрева дома безо всяких опасений.

Чем топить пиролизный котел?

Пиролизный котел

Виды топлива

Для топки пиролизного котла можно использовать:

Перечисленные виды топлива различаются по калорийности. От этого показателя напрямую зависит эффективность работы агрегата. Применение менее калорийного топлива может уменьшить КПД котла на 30% и более.

Чем топить котел Чем топить котел

Чаще всего для топки пиролизных котлов используют брикеты и пеллеты. Брикеты могут изготавливаться из древесины, соломы и торфа. Идеальный вариант – брикеты, изготовленные по методу прессования. Те же брикеты, которые изготавливаются из опилок, рекомендуется использовать только в комплексе с бурым углем либо дровами.

Для изготовления пеллетов тоже может использоваться древесина или солома. Материал прессуется подобно брикетам.

Нередко для топки пиролизных котлов используются дрова. Важно! Для обеспечения максимальной эффективности работы оборудования и уменьшения расхода топлива нужно использовать древесину влажностью не более 20%.

В целом же при выборе топлива следует учитывать особенности местности, в которой находится ваш дом. Если вы живете в окружении лесов, наиболее целесообразным вариантом будет использование дров. Жителям же степных полос, как правило, выгоднее топить углем.

Если в месте вашего проживания доступно любое топливо, выбирайте самое калорийное. Этим вы обеспечите наиболее высокий КПД оборудования при минимальном расходе.

Котел пиролизный

Цены на брикеты топливные

Советы специалистов по топке котла

Давайте посмотрим, что говорят профессионалы в отношении выбора оптимального вида топлива.

Так, при топке древесиной будет образовываться много дыма. Чтобы избавиться от сопутствующих этому неудобств, по краям загрузки нужно укладывать поленья более крупного размера, а в центр класть мелкую растопку.

В густонаселенных местностях рекомендуется воздерживаться от использования торфа, т.к. в процессе его сжигания выделяется большое количество углекислого газа и в атмосферу выводятся различные крупные частицы, что вряд ли понравится соседям.

Для эффективного использования антрацита нужен сильный очаг. Мощности пиролизного котла обычно не хватает для полного сжигания такого топлива. Чтобы уменьшить расходы, отсеивайте от пепла крупные уцелевшие фрагменты и используйте их повторно.

Таким образом, владея навыками работы со сваркой и следуя приведенным рекомендациям, вы сможете самостоятельно изготовить эффективный, надежный, безопасный и экономичный пиролизный котел.

Видео – Пиролизный котел своими руками

Сэкономить на отоплении можно с помощью установки пиролизного котла. В данной статье мы расскажем как сделать пиролизный котел своими руками.