Как сделать пиролизный котёл своими руками

Устройство и принцип действия пиролизных котлов

Пиролизный котёл промышленного производства

В основе работы газогенераторных котлов лежит принцип пиролиза, который заключается в том, что под воздействием высокой температуры при ограниченном доступе кислорода происходит разложение топлива на пиролизный газ и твёрдый остаток топлива. В основной камере происходит тление твёрдого топлива при температуре, достигающей 800 градусов. В результате этого выделяется тепло, необходимое для нагрева теплоносителя. Однако если в устройствах, имеющих традиционную конструкцию, выделяемый в результате горения газ, сразу удаляется через дымоход, в данных устройствах он смешивается с кислородом, который подаётся принудительно и догорает во второй камере. Здесь же происходит дополнительный нагрев воды, выполняющей чаще всего роль основного теплоносителя.

По сравнению с котлами, работающими по традиционной схеме, газогенераторные котлы имеют целый ряд преимуществ, среди которых можно выделить следующее:

1. Высокий КПД, а в некоторых устройствах данного типа этот показатель превышает 80%, в то время как в других устройствах это обычно 60-70% и даже меньше.
2. Минимальное количество вредных отходов, чему способствует взаимодействие пиролизного газа и активного углерода, что на треть сокращает выброс в атмосферу вредного углекислого газа.
3. Универсальность пиролизных котлов, которая заключается в возможности использования различных видов твёрдого топлива, среди которых древесина, древесные пеллеты и даже опилки.
4. Лёгкое обслуживание, заключающееся в том, что загрузка топлива во многие газогенераторные котлы происходит не чаще 1 раза в сутки.
5. Доступная цена – учитывая тот факт, что эффективность котлов, работающих на основе пиролиза, гораздо выше даже традиционных газовых котлов, а стоимость отходов производства деревообрабатывающих предприятий и вовсе незначительна, можно отметить, что использование пиролизных котлов способно приносить ощутимый экономический эффект.
6. Минимальное количество твёрдых отходов горения – золы и сажи, что облегчает обслуживание котлов.

Несмотря на это стоит отметить, что при работе пиролизных котлов следует учитывать, что не любое топливо подходит для их работы. В частности, чаще всего для работы котлов пиролизного типа, используемых для обогрева дома, используется древесина. Однако не любая древесина будет одинаково пригодной. Суть процесса пиролиза заключается в том, чтобы выделялось как можно больше горючих летучих веществ, а это возможно только в том случае, если влажность древесины имеет небольшие значения – не более 20%. В противном случае эффект пиролиза достигнут не будет и эффективность такого котла будет гораздо ниже. Кроме этого, пиролизные котлы, изготавливаемые промышленным способом, напрямую зависят от электроэнергии, необходимой для организации подачи воздуха. В случаях отключения последней, они могут в лучшем случае работать только на поддержание температуры, нисколько не обогревая помещение.

Делаем агрегат верхнего горения

Как уже говорилось выше, подобные котлы проще всего изготавливать из пропановых баллонов емкостью 50 литров. Для этого из резервуара нужно выкрутить вентиль и заполнить его водой, а потом отрезать верхнюю часть болгаркой по заводскому шву. Дальше надо сварить такие элементы:

• колосниковую решетку из арматуры, как это сделано на фото;
• трубу с дисковым грузом и распределителями воздушного потока;
• загрузочную и зольную дверцу с ручками;
• согните из листового металла обшивку водяной рубашки.

Сборка теплогенератора производится согласно представленному чертежу. Сначала устанавливаются колосники, потом – труба с грузом и верхняя крышка. После чего приваривается дымоход и устраивается водяная рубашка с наружным утеплением. Больше подробностей показано в следующем видео:

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.

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.

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
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.

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:

1. Розжиг. Заслонка прямого хода в открытом положении, дым удаляется беспрепятственно.
2. Рабочий режим. Шибер перекрывают, начинается пиролиз. Тяга обеспечивается вентилятором или процесс естественный.
3. 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.

Сборка котла: пошаговая инструкция

Чтобы своими руками сделать надежный и эффективный пиролизный котел, придерживайтесь инструкции и выполняйте все последовательно. Как правило, для изготовления такого оборудования применяется схема, в соответствии с которой устройство загрузочного отверстия осуществляется чуть выше, чем у обыкновенного твердотопливного котла отопления. Выше устанавливается ограничитель, необходимый для контроля количества поступающего воздуха. По данному ограничителю также можно определить, когда придет время для следующей загрузки порции дров или брикетов.

Схема пиролизного котла длительного горения.

Для самостоятельного изготовления пиролизного котла отопления можно использовать различные методы, но наибольшее распространение ввиду своей простоты, удобства и эффективности получил тот, согласно которому для изготовления агрегата нужно использовать толстостенную трубу из высококачественной стали высотой порядка 900 мм и диаметром 350 мм.

Такая конструкция обязательно оснащается ограничителем. Благодаря этому ограничителю к топливу будет поступать ровно такое количество кислорода, которое необходимо для активизации процесса пиролиза. В результате будет происходить не горение, а лишь тление топлива, что позволяет существенно сэкономить. Ограничитель устанавливается внутри конструкции. Для его изготовления используется труба длиной чуть больше высоты самого котла. Диаметр трубы — до 70 мм. С нижней стороны трубы к торцу нужно приварить стальной диск. Подберите диск такого диаметра, чтобы он был меньше диаметра отопительного котла примерно на 40-50 мм.

Сверху на твердотопливный котел монтируется крышка. Именно через нее и будет проведен ограничитель. Шток этого ограничителя должен быть немного меньше, чем диаметр самой трубы. Благодаря этому появляется возможность ограничения количества кислорода, поступающего в камеру горения.

Монтаж пиролизного котла.

При сборке котла нужно учитывать еще один очень важный момент, связанный с особенностями установки дополнительной трубы. Она должна быть установлена так, чтобы обеспечивалось ее свободное перемещение внутри бака. Только в этом случае будет обеспечена равномерная подача воздуха в каждый слой загруженного топлива. Не менее важным моментом является глубина, на которую труба входит в бочку. Если труба будет расположена слишком низко, то топливо будет сгорать очень быстро. Максимальная эффективность достигается тогда, когда топливо горит лишь сверху, а все остальные его слои, расположенные ниже, только тлеют.

Вы можете оснастить свой пиролизный котел грузом — крыльчаткой с лопастями. Благодаря этому обеспечится постепенное оседание топлива в процессе горения, что существенно увеличит период сгорания одной загруженной порции — до 50-60 часов.

В котле немного выше половины его высоты нужно сделать отверстие. Лучше, чтобы оно было прямоугольным, так удобнее. Именно в это отверстие вы и будете закладывать топливо. Изготовьте для него дверцу из стали с накладкой. Также нужно сделать прямоугольное отверстие для удаления остатков (золы, пепла). Оно должно быть немного меньших размеров. Делайте его ниже основного отверстия.

Принцип работы пиролизного котла.

К агрегату присоединяется трубопровод. Он должен быть выполнен в форме своеобразной петли, размещенной внутри. По данному трубопроводу будет проходить теплоноситель. Там он нагреется и поступит в отопительную систему, обеспечив обогрев помещения. Чтобы поток теплоносителя (воды) можно было регулировать, возле котла следует установить кран.

В процессе установки котла длительного горения обязательно обустраивается дымоход, посредством которого будет удаляться дым и горячий воздух.

Чтобы самодельный пиролизный котел работал достаточно долгое время и с максимальной эффективностью, в процессе эксплуатации нужно следить за его техническим состоянием и поддерживать его на должном уровне. Время от времени проверяйте сварные швы и обязательно очищайте внутреннее пространство агрегата от золы и копоти.

После того как котел будет готов, нужно выполнить его первый запуск и определить КПД. вы можете сделать это безо всяких дополнительных устройств и оборудования, просто оценив состояние дыма, который выходит из трубы. Если дым не будет иметь характерного неприятного запаха угарного газа, можно сделать вывод, что оборудование, созданное своими руками, имеет достаточно высокий КПД.

Как сделать агрегат своими руками

Чтобы сделать такое сложное устройство, понадобится достаточно широкий набор инструментов и материалов. Вот примерный их список:

• электрическая дрель;
• сварочный аппарат (рекомендуется модель постоянного тока);
• несколько упаковок электродов;
• болгарка;
• шлифовальный круг на 125 мм;
• отрезной круг на 230 мм;
• металлические листы 4 мм;
• набор труб различного диаметра;
• набор профтруб 2 мм;
• несколько полос стали разной ширины и толщины;
• вентилятор;
• термодатчик.

Из металлических листов

1. Приобрести стальные листы и трубы, разрезать их на куски нужного размера можно на металлобазе. Рубка гильотиной обеспечит точность размеров, позволит сделать идеальные срезы и ровные сварные швы.

Разрезать лист стали на куски

Сварить корпус котла

Выполнить шлифовку корпуса

Выполнить монтаж воздуховода

Из газового баллона

Если в хозяйстве есть использованный старый газовый баллон, то из него можно самостоятельно сделать отличный пиролизный котел. Оптимальный объем баллона для работы 50 л. Дополнительно понадобится арматура, полоса стали.

Принцип работы пиролизного котла из газового баллона

1. Баллон обрезать вверху, удалить закругленную часть, из которой можно будет сделать крышку. отшлифовать, сбоку нужно вырезать загрузочное отверстие, куда будет поступать топливо. Сгоревшие дрова будут проваливаться вниз сквозь решетку из арматуры, оставляя минимум золы и сажи.

Срезать у газового баллона верхнюю часть

Выполнить монтаж дымохода

Сделать поршень для котла

Из кирпича

Печь из кирпича будет более громоздкой, для нее необходимо выделить специальное место. Чтобы пол выдержал значительный вес печи и не подвергся деформации, необходимо сделать фундамент из бетона, разобрав часть финишного напольного покрытия

Важно понимать, что кирпичом обкладывается металлический котел, поэтому предстоят не только кладочные, но и сварочные работы

Для строительства печи мастеру следует подготовить материалы и инструменты:

• обычный кирпич для выкладки основания, 100 шт. шамотного кирпича, 350 шт. огнеупорного керамического кирпича. Количество может варьироваться в зависимости от габаритов котла;
• поддувальная и топочная дверцы;
• базальтовый картон;
• лист стали размерами 6000х1500 мм и толщиной 3-4 мм;
• профтруба 800х400 и трубы 57 мм, 32 мм и 159 мм;
• чугунный колосник — 3 шт.;
• вентилятор, мощностью не менее 300 Вт;
• рычажный терморегулятор;
• сварочный аппарат;
• дрель;
• болгарка с большим и малым диаметром круга;
• набор электродов;
• термодатчик.

Пошаговая инструкция для монтажу кирпичной пиролизной печи:

Очень важно выбрать подходящую и несложную схему выкладки и составить по ней рабочий чертеж. Согласно выбранной схеме, вывести основание в ноль обычным кирпичом, дождавшись полного высыхания бетонного основания. Схема работы пиролизной печи из кирпича

Схема работы пиролизной печи из кирпича

Кроме того, следует придерживаться ряда рекомендаций:

• рекомендованная толщина стали, которая используется при самостоятельном изготовлении пиролизного котла, составляет 4 мм. Однако в целях экономии для корпуса устройства можно использовать трехмиллиметровую сталь;
• загрузочное отверстие для топлива у самодельных моделей обычно размещают несколько выше, чем у обычных твердотопливных котлов;
• обязательно нужно установить ограничитель, который позволит контролировать количество воздуха, поступающего в топливную камеру, а также своевременно подкладывать дрова или брикеты;
• для изготовления ограничителя можно использовать трубу диаметром около 70 мм, длиной чуть больше корпуса устройства;
• к нижней части ограничителя следует приварить стальной диск, образующий со стенками трубы зазор около 40 мм;
• для установки ограничителя в крышке котла следует сделать соответствующее отверстие;
• загрузочное отверстие для дров следует сделать прямоугольным. Закрывают это отверстие дверцей, со специальной стальной накладкой, обеспечивающей надежное прилегание;
• ниже необходимо сделать отверстие для удаления золы;
• трубу, по которой движется внутри котла теплоноситель, нужно сделать с изгибом, чтобы максимально улучшить отдачу тепла;
• количество теплоносителя, поступающего в котел, можно регулировать с помощью установленного снаружи вентиля.

Корпус пиролизного котла следует изготавливать из достаточно прочной стали, способной выдержать высокую температуру. Толщина металла должна быть не менее 3 мм

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.

Выбираем схему самодельного котла

Твердотопливные котельные установки делятся на 4 разновидности:

• классические дровяные с прямым сжиганием топлива;
• пиролизные, иначе — газогенераторные;
• агрегаты длительного горения, где древесина, опилки или уголь горят по направлению сверху вниз;
• автоматические угольные и пеллетные.

Для изготовления мы выберем два типа теплогенераторов – использующие принцип пиролиза и верхнего сжигания. Причина проста – популярность этих конструкций среди пользователей, оставляющих свои отзывы на различных тематических форумах. Пеллетные отопители чересчур сложны для домашнего изготовления, а классические агрегаты не слишком интересуют домовладельцев.

Как работает газогенераторный отопитель

Традиционный пиролизный котел, чье устройство показано на картинке, состоит из жаротрубного теплообменника и двух камер, сообщающихся через сопло (форсунку). Подача воздуха на горение — принудительная, осуществляется вентилятором, управляемым блоком автоматики.

Устройство пиролизного котла

Пошагово принцип работы пиролизного котла выглядит так:

1. В первичную верхнюю камеру – топливник – загружаются дрова. Когда они разгорятся и агрегат выйдет на рабочую температуру, подача воздуха вентилятором ограничивается и теплогенератор переходит в режим тления.
2. При недостатке кислорода происходит термическое разложение древесины, в результате чего выделяется пиролизный газ, поступающий через форсунку во вторичную камеру.
3. Смешиваясь со вторичным воздухом, горючие газы воспламеняются. Происходит их полное дожигание, после чего продукты горения удаляются через дымоход, отдав тепло жаровым трубам.

Агрегат с дымососом

О способе верхнего горения

Особенность этих котлов на твердом топливе – цилиндрический корпус с вертикальной трубой по центру, куда благодаря естественной тяге подается воздух в зону сжигания. Дымоходный патрубок врезан в боковую стенку, как это изображено на схеме.

Принцип работы теплогенератора основан на горении дров сверху вниз. Груз, установленный на конце трубы, придавливает топливо и опускается по мере прогорания. Пиролиз здесь тоже присутствует: в режиме медленного тления древесина разлагается и выделяет угарный газ, который дожигается в верхней части топливника. Вторичный воздух поступает через щели между крышкой и воздушной трубой.