Принцип работы и устройство пиролизной печи

Технология изготовления пиролизногокотла

Для изготовления мощного котла необходимы навыки работы с болгаркой и сварочным аппаратом, а также умение разбираться в чертежах и точный измерительный инструмент. Чертеж пиролизного котла приведен  на рисунке. Ниже в таблице указаны размеры, соответствующие котлам различной мощности.

Чертеж пиролизного котла

Описание элементов

При самостоятельном изготовлении котла мощностью выше 25 кВт рекомендуется строго придерживаться размеров и чертежа, в противном случае котел нельзя будет назвать безопасным.

Таблица размеров

Для изготовления стенок котла лучше использовать жаропрочную сталь, в этом случае котел будет служить значительно дольше. Если жаропрочной стали нет, можно сделать корпус котла из обычной конструкционной стали 8 мм, при этом обязательно нужно выполнить внутри камер котла футеровку шамотным кирпичом.

Последовательность выполнения операций:

Из листовой стали выполняют корпус котла. Болгаркой вырезают из листа металла детали котла, в стенках вырезают отверстия для загрузочной дверцы и дверцы зольника, а также все указанные отверстия для патрубков и дымососа

Очень важно точно соблюдать указанные на чертеже размеры. Зачищают края и соединяют детали с помощью сварочного аппарата, работающего на постоянном токе

Швы зачищают от окалины и шлифуют.
Приваривают патрубки, проверяя швы на герметичность.  Выполняют внутренний монтаж защитного теплообменника на задней стенке котла из трубы соответствующего диаметра, проверяют теплообменник на отсутствие течей повышенным давлением от компрессора, после чего устанавливают заднюю стенку камеры из жаропрочной стали.
Выполняют монтаж перегородки, разделяющей камеры газификации и сжигания газа. Между ними устанавливают чугунный колосник. В верхней части камеры газификации выполняют канал подачи воздуха с заслонкой. Нижнюю камеру также оснащают воздуховодом и футеруют шамотным кирпичом с нижней и боковых сторон.
Изготовляют дверцы из жаропрочной стали, усиливая их металлическим уголком так, чтобы создать максимальную герметичность. Дверцу топочной камеры и зольника навешивают на петли и оснащают запорными ручками. Дверцы должны прилегать плотно и без зазоров.
Котел устанавливают в нежилом помещении на ровную бетонную или кирпичную поверхность. Присоединяют к котлу дымоход типа «сэндвич» или просто утепляют трубу минеральным негорючим утеплителем. Подключают к котлу водяной контур. Устанавливают дымовой насос. Для того, чтобы котел работал в автоматическом режиме, дополнительно устанавливают контроллер температуры с датчиками, управляющий открытием воздушных заслонок и подачей воздуха, а также дымососом.

Конструктивные особенности

Позвольте, но ведь обычная печь с закрытым поддувалом работает примерно так же. Ограниченный приток воздуха уменьшает ее тепловую мощность. Чем же тогда печь пиролиза отличается от привычной буржуйки?

Тем, что продукты сгорания, в обычном твердотопливном оборудовании покидающие топку через дымоход, дожигаются в отдельной камере. Стоит подмешать к перегретым горючим газам новую порцию свежего воздуха, и они мгновенно воспламенятся. Сгорающий пиролизный газ отдает основную часть тепла воздуху в доме, а заодно поддерживает в первичной топке температуру, достаточную для тления топлива.

Сгорание пиролизного газа в камере дожигания топлива.

Преимущества

Что дает такой принцип работы?

  • Гибкую регулировку мощности печки простым дымососным вентилятором. Меняя его обороты, можно регулировать скорость тления топлива;
  • Максимальный коэффициент полезного действия (КПД) во всем диапазоне значений тепловой мощности. У традиционного твердотопливного котла КПД снижается при любом ограничении мощности из-за неполного сгорания топлива, а пиролизная печка неизбежно дожигает все продукты неполного сгорания;

Для владельца дома высокий КПД печи или котла означает минимальные расходы на отопление.

  • Низкое содержание вредных веществ в печных газах. Все, что способно гореть, дожигается во вторичной камере;
  • Минимальное количество твердых отходов. Зольник приходится чистить раз в несколько дней — именно потому, что дрова или уголь сгорают практически полностью. Некоторые печи и котлы длительного горения (с ними мы познакомимся чуть позже) и вовсе лишены зольника: небольшое количестве остающейся от пиролиза золы уносится восходящим потоком печных газов;
  • Быстрая растопка (при наличии принудительной тяги). Поток воздуха от вентилятора поможет дровам или углю разгореться максимально быстро;

Приток воздуха через топочную дверку при работающем дымососе обеспечивает быструю растопку.

  • Возможность работы с автоматикой — выносными термостатами и программируемыми системами управления. Электроника управляет оборотами дымососного вентилятора и регулирует мощность печки, подстраивая ее под целевую температуру в отапливаемом помещении;
  • Продолжительные промежутки между растопками. Пиролизные печи для отопления дома хороши тем, что их не нужно разжигать каждые 3-4 часа: двух растопок в день вполне достаточно.

Рекордсмен по продолжительности автономной работы на твердом топливе — литовский котел Стропува.

Недостатки

Без них тоже не обошлось:

  • Пиролизная печь больше традиционной при той же тепловой мощности. Просто потому, что она использует две камеры сгорания вместо одной;
  • Она энергозависима. Принудительная тяга делает работу пиролизной печи зависящей от электропитания. Печи с естественной тягой существуют, но они ведут себя при розжиге несколько капризнее и управляются только и исключительно вручную (шибером на притоке в камеру сгорания пиролизного газа);

Пиролизные котлы и печи могут управляться автоматикой. Но для ее работы необходима электроэнергия.

Быстрое прогорание стенок вторичной камеры из-за высокой температуры в ней тоже стоит отнести к недостаткам решения;

Футеровка топки шамотом многократно увеличит срок службы печи.

Образование конденсата в дымоходе также не порадует владельца. Высокий КПД печи имеет оборотную сторону: продукты сгорания покидают топку и попадают в дымоход со сравнительно низкой температурой (80-120 °С). В результате вода — один из продуктов полного сгорания углеводородов — конденсируется на недостаточно прогретых стенках дымохода.

Тройник с краном для конденсата на дымоходе.

Разновидности

Булерьян

Это, вероятно, самая известная разновидность пиролизных печей. Булерьян предназначен для работы на дровах. Название изделия происходит от бренда, под которым производились первые печи этого образца.

Конвекционная печь-булерьян.

Ключевых особенности у булерьяна всего две:

  1. Вторичная топка находится выше камеры газификации, ближе к дымоходу. Обычно делается наоборот: дожигание летучих продуктов неполного сгорания топлива под первичной топкой поддерживает процесс пиролиза в ней;
  2. Топки окружены экраном из труб большого диаметра. После нагрева в трубах возникают конвекционные потоки, быстро и эффективно прогревающие воздух в помещении.

Разводка горячего воздуха от конвекционных труб пиролизной печи-булерьяна.

Кирпичная печь

Печь из кирпича может использовать пиролиз ничуть не хуже стальной. Высокая цена материалов и сложность строительства компенсируется высокой теплоемкостью: после прогорания топлива массивная кирпичная конструкция будет отдавать тепло еще несколько часов.

Пиролизная кирпичная печь.

В такой печи формируется два канала для печных газов:

  • Канал прямой тяги с естественным движением продуктов сгорания используется при растопке и дозагрузке топлива;
  • Пиролизная камера и протяженный основной канал с принудительной тягой задействуются после растопки; тяга в них может управляться автоматикой. Чем длиннее основной дымоход, тем большее количество тепла останется в доме.

Устройство и схема работы кирпичной пиролизной печи.

Котел

Пиролизный котел (его еще называют газогенераторным) принципиально отличается от печи только наличием водяной рубашки вокруг топки или помещенного в нее теплообменника. Автоматика, управляющая дымососным вентилятором, может контролировать как температуру воздуха, так и температуру теплоносителя в контуре.

Устройство газогенераторного котла с принудительной тягой.

Как и любому твердотопливному котлу, газогенераторному требуется обвязка. Она включает:

В открытом контуре с естественной циркуляцией теплоносителя — открытый расширительный бачок, установленный в верхней точке розлива. Розлив прокладывается от бачка к теплообменнику котла с постоянным уклоном, обеспечивающим движение воды самотеком и вытеснение воздушных пробок. После теплообменника котла монтируется короткий вертикальный участок розлива — разгонный коллектор;

Устройство открытой гравитационной отопительной системы.

В закрытой системе с принудительной циркуляцией в состав обвязки входят мембранный расширительный бак, циркуляционный насос и группа безопасности — предохранительный клапан, автоматический воздушник и манометр.

Функция группы безопасности котла — исключить опасный рост давления в контуре при нагреве и сопутствующем ему расширении теплоносителя.

Подключение котла к розливу (первые 1-2 метра от входного и выходного патрубков) выполняется только металлической трубой — стальной, нержавеющей или медной. Пластик и металлопластик здесь не годятся. Дело в том, что при остановке циркуляции в контуре даже после срабатывания термостата теплоноситель будет какое-то время греться тлеющим топливом, что может привести к опасному перегреву труб.

Подключение пиролизного котла на твердом топливе выполнено стальными трубами на сварке.

Печь верхнего (длительного) горения

Устройство печей и котлов длительного горения.

Ее ключевые особенности:

  • Большой размер топки (в одном объеме совмещены первичная и вторичная камеры сгорания);
  • Подвижный воздуховод для приточного воздуха;
  • Тление топлива на верхней поверхности закладки;
  • Отсутствие зольника. Небольшое количество образующейся золы уносится через дымоход.

Тяга может быть как принудительной, так и естественной. Как работает такая конструкция?

Вот инструкция по ее растопке:

ИзображениеЭтап растопки
  Загрузка топлива. Это может быть уголь, дрова, ветошь, старый рубероид и любые другие горючие материалы.
  Горючее поджигается сверху.
  В камеру сгорания опускается подвижный воздуховод, заканчивающийся массивным стальным диском (стаскоблином) с оребрением, которое обеспечивает подачу воздуха ко всей поверхности закладки топлива.
  Топка закрывается герметичной крышкой. Крышка обеспечит приток воздуха в отделение дожигания печных газов только через инжекторы и отвод продуктов сгорания в дымоход.

С этого момента ограниченный объем воздуха подается по воздуховоду и распространяется стаскоблином по области тления горючего. По мере прогорания топлива стаскоблин опускается под собственной тяжестью.

Он отделяет камеру тления от камеры дожигания: в верхней части топки к печным газам подмешивается поступающий через инжекторы вторичный воздух.

Химизм пиролиза

Процесс пиролиза протекает при очень высоких температурах, 750-900 °C, при давлении, близком к атмосферному. В этих условиях реакции крекинга одной или нескольких ковалентных углерод-углеродных (С-С) связей происходят по свободно радикальному механизму. Следовательно, образуется большее число более мелких молекул. Одновременно протекает реакция дегидрирования путем крекинга связи углерод-водород (С-Н).

Химизм пиролиза

Побочные реакции:

  • изомеризация,
  • циклизация,
  • полимеризация
  • циклодегидрирование → образование кокса (полиароматический СН)

Водяной пар добавляется в сырье для уменьшения образования побочных продуктов.

Малое время пребывания сырья в реакционных трубах предотвращает значительную долю побочных реакций, особенно образование кокса.

Виды печей длительного горения

Варианты печей такого типа классифицируются в зависимости от материала, способа эксплуатации и метода передачи тепла. Конструкции отличаются по типу тяги и взаимному расположению внутренних камер. Таким образом, печи изготавливаются металлическими или кирпичными.

Таблица: классификация пиролизных печей

материалвнутренняя конструкцияприменение
металлическаяпечь-буржуйкаобогрев жилого и нежилого помещения
для бани и сауны
готовка пищи
для барбекю (уличная)
печь Булерьянобогрев жилого и нежилого помещения
печь Бубафоняобогрев нежилого помещения
печь на отработанном маслеобогрев нежилого помещения
кирпичнаяпечь Кузнецоваобогрев жилого помещения
для бани
готовка пищи

Фотогалерея: разнообразие агрегатов отопления


Придумана в Канаде, работает на любом топливе, колосники с подачей воздуха вмонтированы во второй камере


Её легко изготовить из газового баллона, работает на опилках, угле, дровах и древесной коре; пламя горит сверху вниз


Используется в гараже для обогрева и в качестве плиты, но следить за техникой безопасности


Конструкция состоит из перевёрнутых куполов, позволяющих пиролизным газам разогревать её длительное время


Используется в бане или сауне для повышения влажности и нагрева воды

По способу передачи тепла агрегаты разделяются на модели:

  • с водяным контуром отопления;
  • вариативностью размещения теплообменников (камеры сгорания и тления располагаются в разном порядке). Если топка находится сверху, а камера дожига газов — снизу, тогда необходима принудительная тяга с помощью дымососов и вентиляторов. Если же, наоборот, топка расположена снизу, то срабатывает естественная тяга.

Как выбрать вариант печки

Сначала определитесь:

  • для каких целей нужна печь;
  • где она будет стоять;
  • на каком топливе работать.

При выборе типа конструкции для создания своими руками учитывайте площадь и тип пространства. В зависимости от параметров обогреваемого помещения подбирают размеры и мощность печи. При этом стоит учесть, что кирпичные модели ставят на постоянное место будущего использования, а металлические — почти все мобильны.

Самодельная печь должна соответствовать необходимым характеристикам и быть безопасной в использовании

При изготовлении любой модели печи собственноручно стоит рассчитать баланс между соотношением кислорода и газа. Поэтому выбор и сборка любого варианта печи требуют тщательного расчёта параметров, мощности и габаритов изделия.

Конструктивные элементы

Высококачественные стальные листы используют для создания металлических конструкций прямоугольной формы. При этом печь изготавливают с двойными стенами. Пространство между ними заполняются песком или водой (водяной контур). Металлические бочки с толстыми стенками могут служить основой для изготовления небольшой печи.

Металлическую конструкцию можно обложить кирпичом снаружи (обкладка) или изнутри печи (футеровка)

В пиролизной печи две камеры сгорания. В одном отделении происходит переработка твёрдого топлива, а в другой продукты пиролиза смешиваются с воздухом. При верхнем расположении топки для твёрдого топлива, между отсеками ставят колосниковую решётку. В печах из металла перегородками служат полые внутри пластины.

Наглядное изображение потоков воздуха во время работы пиролизной печи-буржуйки с топкой в нижнем отсеке

Вентиляторы наддува являются необходимыми элементами в конструкциях, где камера для газов расположена снизу. С помощью принудительной тяги газообразные вещества перемещаются вниз, где начинается процесс дожига. В таких изделиях присутствуют и дымососы на отводящих каналах.

Принудительная тяга направляет газы во вторую часть печи, где происходит их дожиг (с выделением большого количества тепла)

Все элементы конструкции взаимосвязаны, обеспечивая эффективную работу пиролизной печи.

Толщина блинов

Эта величина находится в обратной пропорциональности к внутреннему диаметру D. Необходимо добиться оптимального нажима поршня на топливную закладку. Если давление будет недостаточным, это приведет к снижению коэффициента обратного действия. Как результат, может случится обратное возгорание топки с дальнейшим выходом дыма через трубу. Если же поршень будет очень тяжелым, это заметно уменьшит необходимую для качественного горения воздушную прослойку: в результате пламя затухнет.

Соотношения между внутренним диаметром и толщиной блинов примерно такие:

  • 30 см – 6-10 мм.
  • 40 см – 6-8 мм.
  • 60 см – 4-6 мм.
  • 80 см – 2,5-4 мм.

Что такое печи с двойным дожигом. Устройство и преимущества

В настоящее время на рынке можно встретить огромное количество отопительных печей и каминов, при этом продавцы, расхваливая свой товар, расскажут Вам о большом количестве дополнительных функций, таких как длительное горение, подвод воздуха или даже — двойной дожиг. А что такое двойной дожиг? Какие преимущества он дает и так уж ли он необходим владельцу печи или камина? В данной статье мы постараемся ответить на все вопросы касающихся функции двойного дожига дымовых газов в современных печах и каминах.

Сам термин дожиг дымовых газов подразумевает, что догорают какие-то дымовые газы. Что это, и о каких газах речь? Возможно, для кого то будет неожиданностью, но при сгорании твердого топлива, например дров – горят газы! Да именно газы, образуются в процессе сгорания дров, и с участием содержащегося в воздухе кислорода обеспечивают пламя с выделением тепла.

Как работает печь с двойным дожигом

Так, что же из себя представляет печь с двойным дожигом, и как она обеспечивает этот дожиг дымовых газов? Прежде всего, особенностью таких печей является особая конструкция топки, в которой специальным образом происходит забор дополнительного воздуха, потоки которого распределяются по системе каналов, нагреваются и подаются в камеру сгорания.

Распределение потоков воздуха в печах каминах с двойным дожигом

Условно, по этапно, процесс двойного дожига можно описать так:

  1. Дополнительный воздух поступает через отверстия забора воздуха
  2. Проходя через каналы вдоль стенки топочной камеры воздух нагревается, в результате нагрева образуется давление
  3. Предварительно нагретый воздух, через ряд отверстий в верхнем уровне камеры сгорания подается в топку печи
  4. Смешиваясь с дымовыми газами, обеспечивает их более полное сгорание.

На приведенном ниже видео показан процесс двойного дожига в современных датских печах каминах Morso серии 7110. На данном видео ролике Вы можете увидеть подачу в камеру сгорания дополнительно подогретого воздуха через два ряда отверстий в топке данной печи.

Как отличить печь с двойным дожигом от обычной печи

Конечно, можно положится на слова продавца о наличии данной функции у понравившейся печи или камина. Однако не стоит забывать, что продавец прежде всего планирует заработать, продав Вам товар, пускай даже не самого высочайшего качества, пользоваться сам он им не намерен. По этому, не стоит покупать печь для своего дома абы где, а только в местах с хорошей репутаций, где продавцам можно доверять.

Визуально, наличие функции двойного дожига можно определить заглянув в топку печи. У печей с функцией длительного горения в верхней части топки можно увидеть ряд отверстий для подачи предварительно нагретого воздуха.

Ряд отверстий для подачи дополнительного воздуха в топку печи при двойном дожиге

Однако, следует учитывать, что некоторые недобросовестные производители, просто создают отверстия в топке печи, эмитируя наличие функции двойного дожига

Поэтому, прежде чем выбрать и купить печь камин, лучше обратить внимание на репутацию производителя

Преимущество печей с функцией длительное горение

Печи с функций длительное горение, несомненно имеют ряд преимуществ перед обычными печами:

  • Красивое горение – печи с двойным дожигом, как правило обеспечивают более красивое сгорание. Пламя в такой печи более объемно, имеет завораживающую красивую форму.
  • Эффективность печи – такие печи более эффективно используют топливо (дрова), которые сгорают практически полностью, оставляя минимум золы. Дополнительный воздух в топке печи, смешиваясь с дымовыми газами, обеспечивает их более полное сгорание. Так достигается максимальная высокая температура и теплоотдача камина.
  • Сохранность дымохода. В печах с двойным дожигом образуется и попадает в дымоход минимальное количество сажи и копоти. В печах с обычным режимом горения напротив, образуется большое количество сажи, которая попадая в дымоход смешивается с влагой, образует агрессивную среду и приводит к его коррозии. Дымоход при использовании печей длительного горения будет служить более длительное время.
  • Экологичность. Топливо в печах с двойным дожигом, сгорает практически полностью, с минимальными выбросами в атмосферу продуктов сгорания, и практически не загрязняют окружающую среду. Жители Российской Федерации не предают большого значения экологической безопасности, а к примеру в странах Евросоюза – установлены зоны контроля дымовых выбросов, где запрещено использовать печи без двойного дожига. И многие производители отказываются от производства старых моделей печей и каминов без двойного дожига.

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.

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.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий