Пиролизный котел своими руками: пошаговая инструкция

Принцип работы пиролизных котлов и их особенности

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

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

Прямое сгорание дров применяется во многих отопительных агрегатах:

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

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

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

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

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

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

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

Аналогичным образом работает и пиролизный котел, собранный своими руками:

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

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

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

В схеме пиролизного котла ему уделяется особое внимание

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

Исходные данные для вычислений

Существенное понижение цены самодельного агрегата достигается за счет правильного подбора и закупки материалов и комплектующих. Это можно осуществить как с помощью опытного мастера, так и самостоятельно, имея в своем распоряжении чертеж пиролизного котла. По нему определяется количество и номенклатура материалов с таким расчетом, чтобы не покупать их с большим запасом. Дополнительно сэкономить средства позволяет и самостоятельное выполнение работ, единственное условие – умение производить заготовительные и сварочные работы на высоком уровне. Водяная рубашка установки представляет собой сосуд, работающий под давлением, поэтому качество сварных швов должно быть высоким.

Перед тем как сделать пиролизный котел, нужно выяснить, какими должны быть его параметры. Главный из них – тепловая мощность, необходимая для отопления дома. Ее можно высчитать по общей площади всех этажей здания по принципу: на каждые 10 м2 потребно 1 кВт тепловой энергии. Полученное значение умножается на коэффициент запаса, согласно нормативной документации он составляет 1.2. В реальной жизни лучше принимать коэффициент не менее 1.5, поскольку дрова разных пород имеет различную теплоту сгорания.

Пиролизные установки работают по одному принципу: газы, выделяющиеся из древесины при горении в топке, дожигаются во вторичной камере. А вот компоновка камер и расположение прочих элементов конструкции может быть разным, примеры конструктивных схем можно увидеть на рисунке.

Схема пиролизного котла

Какой отопительный аппарат самый экономный?

Все котлы применяются для обогрева жилых или производственных помещений и подразделяются на три вида:

Газовые
Электро
Твердотопливные, длительного горения

Каждый из них функционирует на определенном виде топлива и имеет свои достоинства и недостатки. Но как же выбрать самый надежный и экономический выгодный образец? Чтобы ответить на этот вопрос необходимо рассмотреть каждую из выпускаемых моделей и сравнив устройство самого пиролизного котла и других видов, выбрать подходящую для конкретных условий.

Наиболее распространенные — газовые

Начнем с газового оборудования, так как этот вид топлива считается одним из самых дешевых, а учитывая российские климатические условия расход его в зимний период будет большим. Аппараты такого типа на рынке представлены различными производителями и широким модельным рядом, так что выбрать есть из чего.

Однако необходимо учитывать, что газовые аппараты различаются по:

Способу установки (напольные или настенные)
Функциональным возможностям (с одним или двумя контурами – для отопления и ГВС)
Типам горелки (электро- или пьезорозжигом)
Выводу продуктов сгорания (с естественной или принудительной тягой)

Есть у них отличия и по мощности, и от ее значения в прямой зависимости находится площадь отапливаемого помещения. Обычно для расчета, принимают средние данные, а именно, что на 10 м² требуется 1кВт мощности при высоте потолков не более 3 метров.

К достоинствам газового оборудования можно отнести тот факт, что для аппаратов с принудительной тягой не требуется оборудование классического дымохода. В его качестве обычно используется коаксиальная труба, входящая в комплектацию котла.

Но есть у газовых моделей и недостатки. Самым большим из них является возможность работы только на одном виде топлива и, следовательно, возможность применения такого оборудования имеется только в газифицированных населенных пунктах.

Электрические самые простые и удобные

Следующими в нашем списке идут электрические аппараты. И хотя данный вид оборудования считается одним из самых дорогих в эксплуатации из-за высокой стоимости электроэнергии, но совсем отказываться от него не стоит.

Электрические модели имеют некоторые преимущества по сравнению с другими моделями.

Во-первых, они незаменимы в загородных поселках, к которым не подведена газовая магистраль.

Во-вторых они дешевле жидко- или твердотопливных моделей и очень просты в установке, а значит не потребуют дополнительных затрат, кроме собственной стоимости.

В-третьих, могут быть установлены в любом помещении, имеют небольшие габариты и вес и по этим показателям превосходят другие виды оборудования.

Их конструкция очень проста.В нее входят:

Блок управления
Теплообменник (состоящий из бака и ТЭНов)

Благодаря этому они очень просты в эксплуатации, не требуют профилактического обслуживания и чистки. Но самым главным их достоинством является экологическая чистота.

Она не сжигают кислород в помещении, не выбрасывают вредных веществ в атмосферу и очень легко поддаются регулировке.

Большой диапазон мощностей позволяет применять такое оборудование не только для отопления частных домов и квартир, но и крупных промышленных помещений, причем даже таких в которых другие котлы применять запрещено.

К тому же они имеют полностью автоматизированное управление. Это позволяет указать нужную температуру, которую в дальнейшем аппарат поддерживает самостоятельно.

Прогрессивные – пиролизные

Последними в нашем списке идут твердотопливные котлы длительного горения. У них есть и другое название – газогенераторные. Их принцип работы основан на сжигании дров или отходов от обработки древесины, а в некоторых моделях и угля. При этом они обладают способностью максимально эффективно расходовать топливо, и тем самым увеличивать КПД.

Они могут использоваться как для обогрева помещения, так и для приготовления горячей воды. Современные модели оснащены автоматикой, упрощающей их эксплуатацию. К достоинствам можно отнести и стоимость топлива, оно одно из самых дешевых и доступных в любом населенном пункте.

В отличие от газовых моделей они не требуют согласования на установку, а также превосходят их по пожарной безопасности, схема самих пиролизных котлов очень проста и позволяет устанавливать их самостоятельно.

Но самым главным их достоинством является полная автономность. Даже при отсутствии в доме газа и света они смогут обеспечивать вас теплом и горячей водой.

Технология сборки

Последовательность операций может быть различной, но опыт мастеров показывает, что сборку котла своими руками лучше проводить так:
По приведенному базовому чертежу выполняют рабочий, с размерами, уточненными по таблице и расчету.
Из листов металла и труб болгаркой вырезают заготовки для сборки агрегата. Отверстия для труб и штуцеров выполняют с помощью дрели и электролобзика или плазмореза — второй вариант предпочтительнее, так как позволяет сделать идеально ровный срез.
Сваривают топочную камеру из металла 4-5 мм толщиной. Вваривают перегородку, образующую дымооборот в задней части топки. Между загрузочной камерой и зоной дожига из уголка или стальной полосы делают опору для колосника. Колосник лучше устанавливать чугунный — он прослужит дольше, а при деформации или прогорании можно легко его снять и заменить.
К камере в верхней его части приваривают дымовой патрубок и трубу с заслонкой для подачи воздуха. На выходе предусматривают посадочные места для дымососа.
Выполняют проемы для дверок топочной и зольной камеры из обрезков металла.
Наваривают перемычки, которые будут соединять внутреннюю и внешнюю стенки теплообменника и компенсировать перепады давления. Их можно сделать из стальной полосы. Перемычки должны располагаться вертикально, чтобы не мешать естественной циркуляции теплоносителя.
Постепенно приваривают внешние стенки теплобменника, соединяя их с перемычками. В отверстия на задней стенке котла приваривают штуцера для подачи воды в систему.
Делают из листового металла дверцы. Их выполняют двойными со слоем теплоизоляции — асбестовой тканью. Дверки крепят к котлу на петли или продумывают другой тип крепления.
Топку в зоне дожига футеруют шамотным кирпичом в четверть кирпича на жаропрочный раствор.
К котлу приваривают или крепят на болты регулируемые ножки, позволяющие выставить его строго горизонтально.
Корпус шлифуют, удаляют окалину, после чего своими руками покрывают его жаропрочной краской из баллона.
Устанавливают дымосос между дымовым патрубком и дымоходом, подключают его к сети.
На верхней части котла устанавливают контроллер, а датчик размещают в теплообменнике рядом с выходным штуцером.

На этом сборка котла закончена, и можно подключать его к системе отопления и приступать к наладке.

Подключение котла к отопительному контуру

Из-за склонности к низкотемпературной коррозии теплообменника рекомендуется обязательно контролировать температуру воды на входном штуцере. Она не должна опускаться ниже 60 градусов Цельсия. Для того, чтобы поддержать ее в этих пределах, между прямой и обратной трубой делают перемычку, с помощью которой обратку разбавляют горячей водой до нужной температуры.

Наладка и включение

Перед включением котла в работу необходимо заполнить систему теплоносителем. Наладка заключается в выборе режима подачи воздуха в камеру дожига, тем самым регулируется интенсивность горения газов и температура в топке.

Косвенно можно определить оптимальность режима работы по дыму, выходящему из трубы: если он не имеет резкого запаха и серого оттенка, значит, топливо сгорает полностью, и режим выбран правильно.

Первые несколько дней самодельный котел работает в режиме тестирования. В это время лучше не оставлять его без присмотра и использовать только качественное топливо, а камеру загружать на 2/3 загрузки. После тестирования котел можно запускать на полную мощность и наслаждаться теплом в доме.

Сооружение основания

Основание под печку Бубафоня закладывается таким образом:

Первым делом выкапывается квадратная яма. Ее примерные размеры – 150х150 см, при глубине 20-30 см.
Дно траншеи засыпается подушкой из щебня и заливается раствором бетона. Для выравнивания его поверхности пригодится мастерок. Когда залитый участок схватится, необходимо проверить горизонтальность его поверхности при помощи строительного уровня. Если нужно, проводится дополнительная корректировка.
Поверх полностью высохшей бетонной подставки укладывается огнеупорный кирпич в несколько рядов. Обычно достаточно 2-3 слоев.

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.

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. Автор не будет приводить математических выкладок и просит поверить на слово. Проектирование пиролизного котла лучше поручить специалисту. Разработка документации стоит денег, но в любом случае это обойдется дешевле приобретения установки промышленного изготовления.

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.

Специфика эксплуатации пиролизных котлов

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.

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.

(Visited 475 times, 1 visits today)

Цены на котлы и стоимость изготовления

Сегодня на рынке представлен достаточно широкий ассортимент твердотопливных котлов длительного горения. Благодаря этому можно подобрать модель с наиболее подходящими характеристиками и по доступной цене. Так, минимальная стоимость котла составляет около 25000 рублей, а максимальная может превышать 50000 рублей.

Однако при недостаточном количестве средств можно заказать изготовление котла мастеру либо заняться этим самостоятельно. Последний вариант обойдется наиболее выгодным с экономичной точки зрения. Ведь материалы стоят сравнительно дешево, а схемы не представляют собой ничего сложного. Заготовки могут обойтись примерно в 10-15 тысяч рублей.

Плюсы и минусы пиролизного котла изготовленного собственноручно

Перед тем как перейти к созданию пиролизного отопительного аппарата, нужно в обязательном порядке изучить все недостатки и достоинства данного вида конструкции. Совершенно глупым было бы сказать, что самодельные котлы плохие, но к огромному сожалению они очень далеко до идеала. Если средств приобрести готовый котел нет, то самодельный котел — это прекрасный выход из ситуации. Можно сделать вывод, что котел созданный самостоятельно, имеет полное право на существование. И так, перейдем к достоинствам:

Первое и главное достоинство — это низкая цена, ведь для изготовления конструкции вам понадобится лишь трубы и металл, а инструменты скорее всего вы найдете дома.

В случае если у вас есть доступ к бесплатному металлу, то пиролизный котел вам обойдется практически бесплатно, потому как придется оплатить лишь сварочный материал и диски для болгарки.

Ну и так же большая экономия на твердом топливе, в случае если конструкция собрана правильно. Ведь такой вид отопления дает большое количество тепла, при этом древесина превращается в кокс, золу и газовые вещества.

Большим преимуществом так же есть и то, что в таком котле вы можете отрегулировать интенсивность сгорания, именно для этого нужно будет купить регулирующую электронику.

Так же данный вид отапливания хорош тем, что эффективно обогревает дома с огромной площадью. Котел с 30 кВт мощностью способен прогреть дом до 280 квадратных метров.

Помимо плюсов у пиролизного котла так же есть и минусы.

Первое — это чистка котла от продуктов сгорания древесины. Данный процесс не столь трудоемкий, но нуждается в постоянном контроле.

Вторым минусом является то что КПД у самодельных котлов значительно ниже заводских. Но если выполнить все инструкции правильно, то котел получится достаточно эффективным.

Третьим по счету минусом является — сложность при расчетах. Грубой ошибкой является то, что большинство людей создают котлы используя личные схемы. Использовать личные схемы можно лишь в том случае если вы имеете особые знания, которые к сожалению осваивают далеко не все.

Габариты конструкции. Для того чтобы отопить большой дом, потребуется котел мощность в 30 кВт, а такая конструкция занимает очень много места.

Для того чтобы установить данную конструкцию желательно иметь дополнительное помещение, так как агрегат достаточно массивный. Если помещения нет, то можно установить котел в подвальном помещении.

Недостатки не столь катастрофичны, поэтому с ними с легкостью можно смириться.

Самым большим минусом остается только внешний вид конструкции пиролизного котла. Именно поэтому советует быть максимально аккуратными, чтобы не усугубить положение. Если все таки аппарат получился слишком страшным, то вы можете окрасить его краской.

Выполнение вычислений

Первым делом нужно подобрать размеры проема форсунки. Самый простой способ – приобрести готовое изделие, рассчитанное под определенную мощность, такие имеются в продаже для установок разных производителей, например, ATMOS. Другой путь несколько труднее, зато гораздо дешевле: изготовить проем необходимого сечения в шамотном кирпиче, который будет уложен на днище топки. Габаритные размеры щелевидного проема для разных значений мощности представлены в таблице 1.

Таблица 1

Потребная мощность, кВт	25	32	50	80	100
Длина проема, мм	120	140	150	200	200
Ширина проема, мм	30	30	30	30	40

Самодельный пиролизный котел длительного горения можно изготавливать с произвольными размерами топки, которые рассчитываются по такой схеме:

Теплота сгорания древесины – 2,8 кВт/кг, плотность – 400 кг/м3. Чтобы обеспечить мощность 10 кВт, нужно за 1 час сжигать 10 / 2,8 = 3,6 кг дров.
Учитывая, что между поленьями в топке остается пустое пространство, нужно принять коэффициент заполнения 0,5. Тогда полезный объем камеры на 1 час работы составит: 3,6 / 400 / 0,5 = 0,018 м3.
Приняв длину полена равной 0,6 м, а высоту первичной камеры – 0,5 м, высчитывается ее полезная ширина на 1 час работы: 0,018 / 0,6 / 0,5 = 0,06 м.
Чтобы загружать топливо 1 раз в 10 часов, полезный объем должен быть: 0,018 х 10 = 0,18 м3. Тогда при прежних значениях глубины и высоты полезная ширина будет: 0,18 / 0,6 / 0,5 = 0,6 м. Окончательные габариты – 0,6 м х 0,6 м х 0,5 м.

Самодельный пиролизный котел

Следующий шаг – подбор вентилятора – нагнетателя, который устанавливается на самодельные пиролизные котлы и обеспечивает подачу воздуха в обе камеры. Устройства подбираются по производительности, которая зависит от мощности установки, эти данные можно взять по Таблице 2.

Таблица 2

Мощность установки, кВт	25	32	50	80	90	100
Производительность нагнетателя, м3/ч	98,5	195,9	242,2	253,2	284,8	316,5
Полезный объем топки, м3	0,22	0,24	0,35	0,42	0,47	0,52

Дымовые газы, покидающие вторичную камеру, имеют достаточно высокую температуру. Чтобы не выбрасывать это тепло на улицу впустую, применяется жаротрубная схема изготовления пиролизного котла. В соответствии с ней, дымовые газы, проходя через дымогарные трубы теплообменника, охлаждаются до температуры 150–200 ⁰С, отдавая свою теплоту водяной рубашке. Чтобы рассчитать полезную площадь теплового обмена, нужно определить такие исходные данные:

температуру теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах t₁ и t₂;
температуру дымовых газов на входе в теплообменник и на выходе из него Т₁ и Т₂.

Далее, определяется разность температур ∆t= t₁ – t₂ и ∆Т = Т₁ – Т₂. После этого можно посчитать величину температурного напора τ, ⁰С:

τ = (∆Т – ∆t) / ln (∆Т / ∆t)

Площадь поверхности теплообмена S(м2) находят по формуле:

S = Q / k / τ

В этой формуле:

Q– потребная мощность котельной установки;
k – коэффициент передачи теплового потока, принимается 30 Вт/м2 ⁰С.

Проверить результат можно по Таблице 3, в которой представлены укрупненные значения площади поверхности теплообмена в зависимости от мощности агрегата.

Таблица 3

Мощность котла, кВт	25	32	50	80	100
S_min, м2	4,5	6,3	8,5	14,5	16,5
S_max, м2	5,2	7,8	10,2	15,2	16,7

Изготавливая пиролизные котлы длительного горения своими руками, мастера зачастую устанавливают патрубок дымохода «на глазок», в то время как от правильной работы дымоходной трубы зависит КПД самого агрегата. Поэтому площадь сечения трубы, а потом и ее диаметр лучше определить по формуле:

F = L / 3600ϑ

В этой формуле:

ϑ – скорость дымовых газов, принимается равной 0,5 м/с;
L – расход газов, соответствует производительности вентилятора, м3/ч;
F – площадь сечения трубы дымохода, м2.

Через формулу площади круга находят значение диаметра трубы.