Пиролизная печь своими руками: инструменты и материалы, этапы сборки

Необходимые материалы и инструменты

Для создания печи с частичной газогенерацией понадобится следующее:

1. Сталь листовая толщиной 3–4 мм.
2. Уголок равнополочный стальной 50х4 мм.
3. Труба диаметром 50–60 мм.
4. Стальная арматура диаметром 8 мм — из этого материала будут делаться колосниковая решетка и оси заслонок.
5. Труба из стали или чугуна диаметром 110 – 120 мм для изготовления дымохода.
6. Около 15 кирпичей.

Также будут нужны инструменты и расходники для них:

1. Аппарат электросварочный и электроды в количестве 5 упаковок.
2. Дрель с набором свёрл «по металлу».
3. Болгарка с диаметром рабочей части 230 мм и 10 отрезных кругов для неё. Также могут понадобиться зачистные круги.

Кроме вышеперечисленного, понадобится молоток и инструмент для разметки: рулетка или линейка, карандаш.

Классификация пиролизных устройств

Газогенераторные печи классифицируются по нескольким категориям. По материалу изготовления различают установки металлические и кирпичные. Также модели делятся по назначению и способу передачи тепловой энергии. По методу передачи тепла различают варианты пиролизных агрегатов с водяным контуром отопления и теплообменниками воздушной системы.

Металлическая печь пиролизного горения

В эту группу входит ряд конструкций:

1. Печь-буржуйка. Газогенератор с внутренней конструкцией в виде буржуйки применяется для обогрева жилых и технических помещений. Модель также актуальна для бань и саун, используется для приготовления пищи, есть уличные варианты для барбекю комплексов,
2. Печь Булерьян. Эта пиролизная конструкция шахтного типа с КПД до 75% предназначена для обогрева как жилых, так и нежилых помещений. Через нижние концы опоясывающих котел труб всасывается холодный воздух, который быстро нагревается и выбрасывается вверх в помещение через верхние элементы.
3. Печь Бубафоня. Изобретенье принадлежит умельцу из Колымы, в качестве основы для конструкции применяется старый газовый баллон. Установка актуальна для отопления технических помещений. Бубафоня из баллона с объемом 50 л способна работать на одной закладке дров 6 часов, поддерживая комфортную температуру в помещении площадью до 70 м².
4. Печь Лачиняна. Установка сочетает в себе максимально высокий КПД и предельно низкий уровень расхода топлива. Модели активно применяют для обогрева автофургонов и походных палаток. «Лачинянки» используют также для отопления сельхоз строений и охотничьих домиков. Модели с водяной рубашкой применяются для обогрева жилых помещений площадью до 300 м². Примечательно, что 2 ведер угля достаточно для 5-7 суток бесперебойной работы пиролизного агрегата Лачиняна, известного изобретателя из Казахстана.
5. Пиролизная печь на отработанном масле. Экономичный агрегат длительного горения на отработке предназначен для обогрева нежилых помещений. Конструкция максимально проста, и смастерить такую модель под силу большинству домашних умельцев.

Пиролизная печь Булерьян

Кирпичная печь длительного горения

Газогенератор в виде кирпичной конструкции – печь Кузнецова – применяется для обогрева жилых помещений и банных комплексов. Также устройство используют для приготовления пищи. КПД кузнецовских пиролизных печей – 80% и выше, топливо в них сгорает практически полностью. Весь потенциал горячих газов и дыма используется для нагревания кирпичного корпуса конструкции. Высокую продуктивность кузнецовским газогенераторам обеспечивает особая двухколпаковая конструкция.

Баня или дом с пиролизным котлом: преимущества и недостатки

Вертикальная модель печи

Людям, которые планируют устанавливать в доме или бане такие котлы, нужно знать о преимуществах и недостатках пиролиза.

К преимуществам можно отнести:

1. Экономичный расход топлива для печи. Экономичность данному котлу дает то, что в качестве топлива для него можно использовать практически все, вплоть до отработанного машинного масла. Теперь его не нужно будет никуда сливать, а начать использовать в полезных целях.
2. Выработка сажи практически сводится к нулю. Постоянное выделение дыма из дымохода наверняка может беспокоить соседей, в чью сторону дует ветер. Кроме того, это вредит окружающей среде, то есть экологии. Теперь же с такой системой сгорания топлива об этом можно забыть. В связи с тем, что происходит вторичная, а иногда и третичная переработка остатков горения, копоти, сажи и дыма просто нет по естественным причинам.
3. Высокая теплоотдача. При работе такого котла уровень КПД может достигать до 80%. При максимальной нагрузке котла температура помещения даже без установки радиаторов отопления и дополнительного трубопровода может достичь такого предела, что зимой в одной футболке будет жарко. Именно поэтому люди и используют данный метод отопления.
4. Простота в эксплуатации. Даже маленький ребенок смог бы управлять работой системы пиролизного котла. Все, что требуется,- это периодически (не так часто, как в обычной печи) заливать топливо для горения и выбрать необходимую мощность работы, в остальном система полностью автономна. Такие системы отлично подойдут для бани, так как именно там требуется автономность работы.
5. Возможность безопасной утилизации практически любых химически произведенных веществ: резины, отходов древесной промышленности, полимерных веществ и т.д. Помимо того, что данный метод абсолютно безопасен для экологии, он предоставляет возможность экономии финансовых затрат на топливо. Легко осуществляется регулировка КПД, долговечность и т.д.

Несмотря на столь длинный список преимуществ, у пиролизной системы отопления есть свои недостатки. Вот основные из них:

1. Высокая себестоимость готового котла. Однако решить этот вопрос можно, изготовив печь самостоятельно.
2. Нельзя использовать топливо высокой влажности.
3. Необходимо постоянное подключение к электросети.

Принцип действия

При снижении количества кислорода до 10% топливо не горит, а медленно тлеет, выделяя при этом пиролизные газы (газы, образующиеся при разложении топлива под действием высоких температур). На этом и основан принцип действия всех котлов длительного горения. Топливом в них являются не уголь или дрова, а именно пиролизные газы, образующиеся при его разложении.

Такие печи состоят из двух камер. В первой при минимальном количестве кислорода тлеет топливо. Выделяемый при этом горячий пиролизный газ переходит во вторую камеру. в которую подается достаточное количество кислорода. При его смешении с газом топливо полностью сгорает. Для регулировки подачи воздуха в камеру между ней и дымоходам устанавливается регулируемая задвижка .

Принцип действия пиролизного котла, работающего на опилках

Для изготовления простейшей печи длительного горения из бочки можно воспользоваться следующей схемой

Особенности конструкции

https://youtube.com/watch?v=Lkhm4z4sF7c

Пиролизные котлы — один из видов твердотопливных котлов, который в последнее время пользуется повышенным спросом из-за постоянно растущих цен на газ и электроэнергию, их еще называют — газогенераторные котлы.

Основным топливом для пиролизного твердотопливного котла является:

• древесина;
• брикеты;
• щепа;
• древесные отходы.

Очень редко в качестве топлива используется каменный уголь или кокс. Пиролизные котлы комфортны в эксплуатации, отличаются надежностью и большим сроком эксплуатации. Прежде чем купить пиролизный котел нужно изучить возможность выполнения строгих требований по качеству используемого топлива.

В подавляющем большинстве разрешается применять древесину, влажностью не более 20 %. При использовании древесины с большим количеством влаги резко снижается эффективность.

Пиролизный котел работает по принципу сухой перегонки топлива.

При недостатке кислорода, под воздействием высокой температуры, сухая древесина разлагается на твердый остаток и летучую часть (пиролизный газ, который впоследствии смешивается с горячим воздухом).

Эта воздушно-газовая смесь, которая образовалась в процессе пиролиза, является топливом пиролизного котла. Процесс пиролизного сжигания является экзотермическим (сопровождается выделением теплоты).

Происходит он при температурах от 200 до 800 оС и обеспечивает подогрев поступающего в камеру сжигания воздуха. При этом происходит прогрев и подсушивание топлива в камере агрегата, за счет чего минимизируется выход сажи и золы.

Для пиролизного или газогенераторного котла характерным является более высокий КПД по сравнению с традиционной твердотопливной техникой.

При сжигании качественного топлива, КПД пиролизного котла находится на уровне пеллетных котлов и котлов длительного горения и достигает 90 %.

Пиролизные твердотопливные котлы используются как в частных домах и квартирах, так и для отопления производственных помещений.

Пиролизные котлы являются весьма рентабельным видом отопительной техники. Достаточно высокая цена на пиролизный котел покрывается за счет низкого потребления топлива.

В обычном твердотопливном агрегате длительного горения теплоноситель нагревается от тепла, выделяемого при горении топлива, то пиролизные котлы работают по-другому принципу.

При сжигании органического топлива (дров, пеллет, дровяных брикетов и даже угля) при температуре 400-800°С выделяется газ, сжигая который, можно получить намного больше тепла, чем при сжигании топлива.

Процесс газообразования из твердого топлива и последующее сжигание полученного газа называется пиролизом, а агрегаты, использующие такой принцип работы, называются пиролизными, или газогенераторными котлами.

В пиролизном котле присутствуют две камеры, и в обеих осуществляется горение:

• Камера сгорания – сжигаются (обугливаются) дрова или другое топливо.
• Камера дожига – сжигается газ, выделяемый топливом.

В камере сгорания располагается и поджигается топливо. В зону горения подается первичный воздух. При прогреве топлива до определенной температуры начинается газовыделение.

При помощи дымососа газ, вместе с вторичным воздухом, засасывается в камеру дожига (она расположена ниже уровня топлива) и сгорает там, выделяя тепло.

Продукты горения попадают в дымовой тракт (газоход) и поступают в дымоход, проходя через водяную рубашку агрегата и нагревая теплоноситель.

В результате, дрова превращаются в древесный уголь, сгорая практически полностью, а дым очищается от неприятных запахов и угарного газа.

Самостоятельное изготовление печи

Бытовая печь, работающая по принципу пиролиза, подойдет для:

• Дачи;
• Дома;
• Походных условий;
• Бани;
• Гаража;
• Других жилых построек.

Занимаясь изготовлением пиролизной печи своими руками, важно рассчитать пропорцию газа с кислородом, размеры конструкции и требуемую мощность

Какие инструменты и материалы понадобятся

Для монтажа бытовой пиролизной печи понадобится следующий перечень материалов и инструментов:

• Аппарат для сваривания деталей;
• Электродрель;
• Болгарка;
• Электроды;
• Отрезной круг 240 мм;
• Шлифовальный круг 135 мм;
• Листы металла толщиной 4 мм;
• Трубы отличающихся диаметров;
• Трубы профилированные;
• Датчик температур;
• Вентилятор.

После строительства конечный этап отделки – обкладка печи кирпичом или внутренняя футеровка, чтобы создать эффект «термоса». Кирпичная кладка выполняется после монтажа установки.

Пиролизная печь имеет 2 камеры сгорания. Одно отделение перерабатывает твердые материалы, а второе – смешивает продукты обработки с воздухом. Если первое отделение расположено вверху, между отсеками устанавливается колосниковая решетка. В металлической печи роль перегородок играют полые пластины.

Внимание! Вентилятор необходим в печах, где камера для горючих газов находится в нижней части. Принудительная тяга перемещает вещества в отсек, где происходит дожиг

Такие конструкции имеют дымососы

Такие конструкции имеют дымососы.

Чертеж для изготовления

На чертеже будет видна форма корпуса, размеры, способ расположения камер. Затем нужно рассчитать мощность для обогрева помещений. На схеме устройства отражены такие элементы:

• Металлическая бочка – емкость для сгорания материала (главная камера);
• Отверстие для подвода кислорода;
• Трубы для отвода дыма;
• Трубы для контура, по которому циркулирует вода;
• Камера дожига;
• Вентиляционная система;
• Регуляторы.

Начертить схему будущей печи можно своими руками с учетом конструктивных особенностей. Основой послужит готовый чертеж соответствующего варианта буржуйки.

Рис. 1 Схема монтажа бытовой установки

По чертежам можно собрать печь прямо на месте ее применения. Когда будет готово основание, устанавливаются стенки внутри и отсек для золы. Сварочным аппаратом собираются составные части, затем – теплообменник, колосники и камеры печи. Между стенками засыпают песок, который предупредит перегревание установки во время эксплуатации. В конце устанавливаются дверцы и заслонки, выполняется подключение к контурам водного теплообменника.

Что можно переработать пиролизом

От назначения пиролизной установки зависит выбор сырья. Если это утилизационная печь, она перерабатывает отходы:

• Пластмассовые и полимерные материалы;
• Кабели;
• Скрап автомобилей;
• Покрышки;
• Шламы нефтедобывающей промышленности;
• Побочные продукты бурения;
• Землю, загрязненную мазутом и смолистыми веществами;
• Отработанное масло.

При применении пиролиза для получения газа, обогащенного углеводородами, установки перерабатывают:

• Древесину;
• Древесный уголь;
• Нефтепродукты;
• Другие виды твердого топлива.

Продукты переработки мусора

Продукты переработки отходов отличаются в зависимости от использованного для пиролиза сырья. Если в печь загрузить древесину при нагреве до 400 градусов, можно получить:

• Кетоновые вещества,
• Альдегиды,
• Деготь в смеси с древесным уксусом.

Если пиролизу подвержен полиэтилен, на выходе будет:

• Смесь из предельных и непредельных углеводородов;
• Газы;
• Жидкая составляющая;
• Парафин;
• Этилен.

При переработке пластика результатом пиролиза могут стать:

• Воск;
• Масла;
• Бензин;
• Твердое горючее;
• Бензин;
• Газ.

Результатом обработки отходов органического типа становится одновременно два вида продуктов: жидкая составляющая и кокс. В жидком виде можно получить пиролизный газ (органическое топливо) и смолы. При фильтрации и осаждении газообразной части вырабатываются углеводороды. Дополнительно производители занимаются получением ароматических соединений путем пиролиза.

Инсинераторная установка для утилизации отходов

Принципы работы мусоросжигающих заводов, их польза и вред

Типы оборудования для переработки старых покрышек

Правила сжигания мусора во дворе частного дома и ТБО на заводе

Виды отходов производства и методы переработки промышленного мусора

Процесс переработки отработанного машинного масла в дизтопливо

Выбор схемы

Перед выбором схемы пиролизной печи, нужно определиться с основными характеристиками, которые для вас важны: размеры, тип топлива, материал исполнения и т.д. Кроме того, если у вас есть определенный опыт в создании печей, то можно выбирать более сложные схемы, а если вы новичок – то стоит выбрать более простые и понятные.

Существует множество схем пиролизных печей, но все они можно разбить на несколько основных типов: трубчатые, камерные и вакуумные. Трубчатые печи малогабаритные, имеют компактный размер и удобны для использования в домашних условиях. Камерные печи достаточно просты в изготовлении и позволяют сжигать большие объемы топлива, поэтому они часто используются на предприятиях. Вакуумные печи более сложны в исполнении, но позволяют достичь высокой эффективности сжигания топлива, что особенно актуально в условиях экологической недостаточности сырья.

При выборе схемы обращайте внимание на преимущества и недостатки каждой конкретной модели, а также на ее рекомендации по использованию того или иного топлива. Лучше всего выбирать проверенные временем схемы, которые доказали свою эффективность и безопасность в эксплуатации

Схемы сборки пиролизных печей

Пиролизная печь с вертикальным газогенератором

Данная схема предполагает вертикальное расположение газогенератора и длинный горизонтальный канал для прохождения дыма и газов. Материалы для сборки: металлический цилиндр, металлическая труба, дверь, металлическая сетка, кирпичи, цемент.

• Кирпичи уложить в два ряда для поддержания металлического цилиндра.
• Установить цилиндр на кирпичи.
• Создать отверстие в нижней части цилиндра для выхода дыма и газов.
• Установить газогенератор посредством металлической трубы.
• Установить дверь на верхней части цилиндра для загрузки топлива.
• Установить металлическую сетку на дверь для предотвращения падения горячих углей.
• Установить кирпичи вокруг цилиндра для усиления конструкции.
• Залить цемент вокруг цилиндра и газогенератора, чтобы укрепить конструкцию.

Пиролизная печь с горизонтальным газогенератором

Данная схема предполагает горизонтальное расположение газогенератора и вертикальный канал для прохождения дыма и газов. Материалы для сборки: металлические листы, металлические уголки, металлические трубы, дверь, металлическая сетка, кирпичи, цемент.

• Создать прямоугольную раму из металлических листов и уголков для крепления кирпичей.
• Установить кирпичи внутри рамы.
• Установить газогенератор внутри кирпичей.
• Создать дымоход и приварить его к раме при помощи металлических труб.
• Установить дверь на внутренней стороне рамы для загружки топлива.
• Установить металлическую сетку на дверь для предотвращения падения горячих углей.
• Залить цемент вокруг кирпичей и рамы, чтобы укрепить конструкцию.

Преимущества и недостатки разных видов схем

Однокамерные печи:

• Простота конструкции и изготовления;
• Меньше времени требуется на нагрев печи до рабочей температуры;
• Могут быть сконструированы как с пиролизом, так и без.

Но есть и недостатки:

• Потребляют много топлива;
• Возможны проблемы с токсичностью газов, которые поступают в помещение.

Двухкамерные печи:

• Более эффективное превращение древесного топлива в уголь;
• Меньше количества токсичных газов;
• Возможность получения дополнительной продукции (например, биоугля);
• Возможность использования отходов лесопилок или садово-огородных работ.

Но есть и недостатки:

• Больший размер и сложность конструкции, что увеличивает время изготовления и стоимость;
• Из-за наличия двух камер ухудшается процесс температурного контроля;
• Большее время на нагрев печи до рабочей температуры.

Достоинства и недостатки пиролизной печи

Такая конструкция имеет определенные преимущества перед обычными печами. К ним относятся:

• коэффициент полезного действия достигает 80%;
• топливо расходуется очень экономно;
• возможность регулировать процесс длительного горения;
• экологичность. Такая печь во время работы практически не дает выброса канцерогенных веществ.

Если пиролизная печь сделана правильно, то достоинств у нее не перечесть. Например, у нее практически не бывает сажи, что позволяет легче соблюдать чистоту и затрачивать небольшое количество времени на очистку печи. И таких небольших достоинств очень много.

Однако, пиролизная печь имеет и недостатки:

• высокая стоимость. Выгоднее сделать ее своими руками;
• большие размеры. Если помещение не слишком большое, лучше использовать другие отопительные конструкции;
• отапливаются такие печи только определенным видом топлива. Лучше всего подходит сухое топливо (древесина), потому что высокая влажность отрицательно сказывается на процессе пиролиза;
• для ее работы необходимо электроснабжение, причем постоянное. Для лучшей работы печи ее следует подключить к электрической сети.

Это основные недостатки пиролизной печи. Так что можно смело эксплуатировать такую печь, если для нее достаточно места, имеется в наличии сухое топливо и имеется доступ к электрической сети.

Принцип действия пиролизной печи, чертежи и её достоинства

Пиролизная или газогенераторная печь относится к классу теплогенераторов длительного горения

Чтобы понять принцип её работы, необходимо познакомиться с важной особенностью органического топлива: при воздействии высокой температуры и ограниченном доступе кислорода длинные углеводородные молекулы, из которых оно состоит, распадаются на более короткие, причём образующиеся при этом вещества имеют газообразное агрегатное состояние

Данный процесс называют пиролизом (газогенерация — русскоязычный эквивалент), а выделяющийся летучий коктейль — древесным газом. Все входящие в его состав вещества — водород, метан, азот, угарный газ и др. – являются горючими. В обычной печи сгорает только небольшая часть этой смеси (в камине часто можно видеть синие сполохи), а все остальное вылетает в трубу.

Варианты исполнения пиролизной печи

Пиролизные теплогенераторы устроены несколько иначе. Их рабочая часть разделена на две камеры: в одной (камера газификации) при температуре примерно 1100 градусов обугливается твёрдое топливо, во второй (камера дожигания) – сгорает выделяющийся при этом древесный газ. Воздух в обе зоны подаётся принудительно и строго дозировано. Тот, который поступает в первую камеру, называется первичным, во вторую — вторичным.

Твёрдый остаток, имеющийся в 1-й камере по завершении пиролиза, представляет собой древесный уголь (кокс). Его можно извлечь, тогда теплогенератор будет играть роль углевыжигательной печи. Но обычно уголь также сжигается, то есть пиролизная печь «выжимает» из органического топлива все тепло, какое только можно.

Упрощенная схема пиролизной печи

Для повышения КПД в верхней части топки пиролизной печи устанавливается специальный элемент, именуемый катализатором, дожигателем, турбулизатором или рассекателем (каждый производитель выбирает название на свой вкус). Он представляет собой керамическую деталь с вкраплениями оксидов различных металлов. Наилучший эффект демонстрируют катализаторы с добавлением платины. Роль данного элемента состоит в следующем:

• являясь хорошим отражателем, он возвращает тепловое излучение в тлеющую массу топлива и увеличивает тем самым объем выделения пиролизного газа;
• благодаря особой форме катализатора, проходящий через него пиролизный газ рассекается на несколько потоков, завихряется и хорошо перемешивается с воздухом, что в совокупности обеспечивает более полное его сгорание;
• данный элемент за счёт своей высокой температуры вызывает воспламенение пиролизного газа, являясь по сути горелкой пиролизной печи.

Сегодня пиролизные печи котлы применяются довольно широко. Ими обогревают жилые дома, производственные помещения и прочие постройки с постоянным пребыванием людей. Такая популярность объясняется следующими достоинствами данной разновидности отопителей:

1. Поскольку сжигаются все составляющие топлива, установка имеет высокий КПД — до 85% (некоторые производители заявляют даже про 93%).
2. В результате полного окисления органических молекул выхлоп пиролизной печи по большей части содержит только углекислоту и пар — никаких тяжёлых углеводородных радикалов, угарного газа и других недоокисленных веществ. За это качество агрегаты данного типа иногда называют бездымными. Они не наносят вреда экологии и чистить их приходится сравнительно редко.
3. Подачу пиролизного газа в камеру дожигания легко можно регулировать, поэтому по удобству управления и инерционности эта печь может сравниться с газовым отопителем: мощность быстро можно менять в пределах от 5 до 100%. По этой же причине её гораздо легче автоматизировать, чем прочие твердотопливные теплогенераторы.
4. Топливом для пиролизных печей может выступать не только древесина, но и всевозможный мусор, в том числе старые автомобильные покрышки. Также имеются модели, работающие на жидком горючем, например, отработанном машинном масле.
5. Отбор тепла можно производить при помощи воды (печь оснащается теплообменником и превращается в котёл) без ухудшения характеристик печи.
6. На одной заправке топливом агрегат работает гораздо дольше, чем обычная металлическая печь (до 24-х часов).

Помимо недостатков, характерных для всех твердотопливных приборов (необходимость складировать и периодически подкладывать дрова, большие размеры и т. д.), у пиролизных печей есть и специфические:

• требуется как можно более сухое топливо (при влажности более 12% пиролиз проходит плохо);
• в дымоходе обильно образуется конденсат, что обусловлено низкой температурой выхлопа.

Для работы вентиляторов и электронного блока управления требуется электроснабжение.