Принцип работы пиролизных котлов длительного горения и чем они отличаются от обычных

В нашей стране сегодня по-прежнему довольно большое количество населенных пунктов, не подключенных к магистральному газоснабжению. Наиболее рациональный выход из такой ситуации предполагает использование в качестве отопительных приборов твердотопливные или электрические котлы. Такие агрегаты требуют постоянного контроля за количеством топлива в топочной камере. Но есть и конструкции с оптимизированным процессом горения, которые называются пиролизными котлами. Именно о них и пойдет речь в данной статье.

Особенности функционирования пиролизных котлов

Схема отличий пиролизного котла от обычного

Чтобы оценить все преимущества подобного оборудования, необходимо понимать его принцип работы. Процесс пиролиза предполагает медленное разложение природного сырья, которое происходит при минимуме воздуха. К примеру, в котле стандартного типа горение дров происходит при температуре чуть более 1000 градусов. При этом в топочную камеру поступает достаточно воздуха для прогорания дров в течение 3-4 часов. При этом выделяется около 5000 калорий тепла.

В установках пиролизного типа сгорание твердого топлива происходит при температурах в пределах 300-850 градусов по Цельсию. При таких температурах сырье не горит, а скорее разлагается на два элемента: газ и твердый осадок. Поскольку пиролизный котел предполагает малое поступление воздуха в камеру, то на следующем этапе происходит сгорание выделившегося пиролизного газа. Вступая в реакцию с углеродом, он существенно увеличивает время прогорания дров.

Важно! Для сравнения: время работы обычного котла на одной закладке составляет около четырех часов. Для пиролизных агрегатов данное время увеличивается в четыре раза.

Одновременно с пиролизным газом прогорает и твердый осадок. Таким образом, КПД подобных агрегатов доходит до 90%.

Преимущества и недостатки пиролизных котлов

Чертежи пиролизного котла

Любое отопительное оборудование может иметь как плюсы, так и минусы, и котлы пиролизного горения не являются исключением. Рассмотрим более подробно преимущества данного оборудования:

• Необходимая температура может быть задана и поддерживаться в автоматическом режиме.
• Такое оборудование предполагает возможность использования разных видов топлива, включая также и продукты деревообработки.
• Высокий КПД.
• Более длительное время работы на одной закладке.

Совет! Можно использовать в качестве топлива для такого котла резину и полимеры. Однако такие изделия должны составлять не более трети от общего объема используемого сырья.

Пиролизный котел длительного горения имеет следующие недостатки:

• Довольно жесткие требования, предъявляемые к используемому топливу. Так, дрова должны быть хорошо высушенными.
• Поскольку такие котлы обладают увеличенной камерой сгорания, то они имеют и сравнительно большие габариты.

Большую часть конструкции пиролизного котла занимает камера сгорания

• Энергозависимость. Поскольку при работе котла необходимо определенное количество электроэнергии для работы вентилятора принудительной тяги и автоматики, то подключение к электроэнергии здесь является обязательным фактором.
• Высокая стоимость в сравнении с другими видами отопительного оборудования.

Важно! Если влажность топлива составляет 25%, то даже в таком случае наблюдается существенное замедление выделения газов, в результате чего снижается температура теплоносителя, а соответственно, уменьшается и эффективность оборудования.

Особенности конструкции

Основная разница между котлом классической конструкции и пиролизным агрегатом заключается в том, что в первом варианте присутствует только одна камера сгорания, а во втором — две. Между ними устанавливается колосниковая решетка. Таким образом, в нижней камере происходит сгорание топлива и твердого остатка, который выделяется в процессе сгорания. В верхней камере сгорают пиролизные газы. Подобная конструкция позволяет добиться оптимального процесса горения, способствуя повышению эффективности конструкции.

Одной из особенностей пиролизных агрегатов является повышенный уровень аэродинамического сопротивления, возникающего в дымоходе, благодаря тому, что в системе присутствует минимальное количество воздуха. За обеспечение принудительной тяги отвечает вентилятор, из-за которого такое оборудование и является энергозависимым.

Особенности изготовления пиролизных котлов

Самодельный пиролизный котел

Для работы необходимо подготовить следующие инструменты:

• Дрель.
• Болгарка с диском 230 мм.
• Электродуговая сварка. Для того, чтобы сварить корпус, понадобится около 4 пакетов электродов.

Из материалов понадобятся трубы, в том числе и профильные, стальные полосы, металлические листы, шамотный кирпич и т. д. Больше информации по материалам будет дано в инструкции по изготовлению данного отопительного агрегата.

Теперь поговорим непосредственно об изготовлении данного оборудования:

• При покупке стальных листов и изделий проката, желательно сразу же договориться на металлобазе об их разрезке на необходимые детали, благодаря чему время производства котла существенно сократится.

Важно! Следует помнить, что болгаркой невозможно добиться идеального среза металла. Использовать для этого необходимо гильотину. И это еще одна причина для заказа резки материала на металлобазе. Ровные швы сделают конструкцию более эстетичной и предотвратят возможные проблемы в ее работе.

• Согласно чертежу начинаем сборку газовой камеры и камеры сгорания.
• Далее привариваем к задним частям готовых камер стенку и воздуховоды.

Трехмерная схема котла, показывающая его внутреннее устройство

• В топочной камере устанавливается воздушная труба. Для этого необходимо сделать соответствующее отверстие и приварить к камере патрубок.

Важно! Для соединения воздуховода с котлом используется профтруба, сечением 20 на 20 см.

• Изготавливается трубчатый теплообменник. Для этого в металлической заготовке вырезаем столько отверстий, сколько труб будет в теплообменнике. Диаметр отверстий составляет около 60 мм.

Трубчатый теплообменник

• Трубу (диаметр — 57–60 см) нарезаем на несколько отрезков, имеющих равную величину. Обычно необходимо 8–10 таких частей, которые привариваются к пластине с вырезанными отверстиями.
• Теплообменник приваривается к котлу. Для этого используется технология дуговой сварки.
• Делаем дроссельную заслонку.

Теплообменник, приваренный к конструкции агрегата

• Привариваем на камеру переднюю стенку, имеющую два отверстия: первое из них — для трубы входящего воздуха, второе — для выходящего, соответственно.
• На место заслонки приваривается крышка, а также боров.
• Осуществляется сборка внутренних деталей котла.
• Используя болгарку, зачищаем место сварки.

Совет! При отсутствии соответствующей насадки на болгарку, можно воспользоваться металлической щеткой.

• Используя 4-миллиметровые уголки и листовой металл, собирается внешний кожух.

Четырехмиллиметровые уголки, приваренные для сборки внешнего кожуха

• Теперь котел следует проверить на герметичность. Для этого необходимо закрыть отверстия для теплоносителя заглушками, после чего — набрать в него воду. При образовании течи необходимо сделать пометку.
• Верхняя крышка котла нуждается в дополнительном утеплении каким-либо теплоизоляционным материалом, который накладывается с наружной стороны.
• Устанавливаются резьбовые шпильки, которые необходимы для удобной регулировки воздушных заслонок.
• Котел необходимо полностью закрыть внешним кожухом. Также изготавливается воздухоотвод из профильной трубы.
• Далее необходимо наварить петли, на которые надевается дверца. Для ее изготовления лучше всего подойдут чугунные пластины.

Дверца, изготовленная из чугунных пластин.

• Теперь производится футеровка нижней камеры. Для этого огнеупорный кирпич нарезается по размеру и обтачивается, что позволит ему плотнее прилегать к основанию конструкции.

Важно! Мощность пиролизных котлов напрямую зависит от размеров газовой щели форсунки. Ниже приведена таблица размеров, которая поможет провести необходимые расчеты.

• Теперь необходимо приварить вентилятор к воздуховоду, что позволит создать принудительную тягу.
• Обшиваем кирпичом нижнюю камеру, что позволит добиться оптимального процесса горения, сделав его максимально безопасным.

Пробный запуск

Перед непосредственным запуском отопительного оборудования следует проверить герметичность его швов. Для этого применяют специально предназначенный опрессовщик. Данный прибор позволяет посредством повышения давления в трубах проверять их герметичность.

Совет! Проверить герметичность котла очень просто — подключаем к нему опрессовщик, после чего следим за падением давления. Если его уровень стремительно снижается, то нужно искать течь. Если же он стабилен — можно переходить к пробному запуску агрегата.

Оборудование для опрессовки, применяющееся при проверке котла

Первый запуск оборудования предусматривает следующие этапы:

• Устройство следует подключить к дымоходу, после чего наполнить бак водой.
• В нижней камере располагаем бумагу и несколько поленьев (достаточно будет и трех).
• Теперь необходимо открыть дроссельную дверку, плотно закрыв при этом камеру.
• После включения вентилятора необходимо поджечь бумагу.
• После возгорания дров необходимо закрыть заслонку, дав топливу возможность «томиться». Именно тогда и начинается пиролизный процесс.
• Необходимо следить за нижней камерой, а именно за факелом горения, который должен загореться, после чего отмечается время закипания теплоносителя.
• Когда теплоноситель дойдет до температуры в 100 градусов, отключаем вентилятор, после чего факел сразу же погаснет.

Важно! Проверять работу пустого котла с водяным контуром категорически запрещается. Также на баке обязательно должен быть установлен термометр.

Заключение

Отопительный пиролизный котёл на твёрдом топливе — это очень экономичное и в то же время эффективное устройство. Для тех людей, кому стоимость котлов фабричного изготовления, таких как Будерус, Суворов К-10 или Буржуй-К, покажется слишком высокой, существует поэтапная инструкция по самостоятельному изготовлению, предоставленная выше. Сделать такой агрегат своими руками — задача не из легких, однако нет ничего невозможного.