Принцип работы
Топка газогенераторного котла делится на два рабочих отсека. Первый – это камера загрузки, где сгорают дрова при недостаточном количестве кислорода. А вторая – это отсек сгорания, в котором догорают выделяющиеся газы из первой камеры (вторичный воздух), что позволяет сделать отвод тепла минимальным.
Обе камеры разделены колосьями, на которые кладутся брикеты. Через слой древесины в камеру сгорания проходит первичный воздух. Тяга получается при помощи дымососа, так как для такого типа котла характерно максимальное аэродинамическое сопротивление.
Пиролизный котел работает на основе термического разложения топлива, а, значит, при горении древесина разлагается на твердый остаток, который в последующем превращается в газ.
Во время сгорания дров при недостатке кислорода и высокой температуре образуется газ, который проходит через специальное отверстие и сливается с вторичным воздухом. Выделяющаяся смесь подается в теплообменник и передает тепло рабочему телу. Обе камеры газогенераторной коробки облицованы огнеупорным материалом, который максимально повышает температуру в рабочих отделах.
Предлагаем вам узнать принцип работы пиролизного котла из этого видео.
В последнее время пиролизные котлы стали набирать популярности, потому что их использование не зависит от наличия электричества и газа в доме. На рынке можно приобрести хорошее газогенераторное устройство, но это довольно недешевая покупка. Исходя из этого, многие решают сконструировать пиролизный котел самостоятельно.
Расчёт параметров
При проектировании печи стремятся решить главную задачу — обеспечить требуемую мощность. Она будет зависеть от количества топлива, поэтому нужно правильно рассчитать объем топки. Сделать это можно по упрощённой методике.
Задаёмся требуемой мощностью
Предположим, по результатам расчёта на теплопотери выяснилось, что для отопления помещения при самой низкой наружной температуре требуется 10 кВт тепла.
Определяем необходимую мощность печи в режиме обычного (пламенного) горения
Известно, что в режиме газогенерации мощность печи составляет 10—30% от той, которая развивается в режиме пламенного горения. Следовательно, для получения 10 кВт с газогенерацией агрегат при горении с пламенем должен развивать мощность W = 10 / 0.3 = 33.3 кВт (принимаем 30-процентное соотношение мощности).
Выбираем наименее энергоёмкое топливо из всех видов, которые предполагается использовать
Вот, например, данные о теплотворной способности некоторых видов древесины:
- бук: 15,5 МДж/кг;
- берёза: 16,5 МДж/кг;
- осина: 18,2 МДж/кг;
- дуб: 20 МДж/кг.
Из всех перечисленных пород меньше всего тепла даёт бук, на него и будем ориентироваться.
Определяем объём топливной закладки, которая сможет обеспечить требуемую мощность
При этом нужно учитывать, что порция дров сгорает в режиме пламени примерно за 4500 с. Следовательно, за это время она должна дать следующее количество тепла: Q = 33,3*1000*4500 = 149,85 МДж.
Рассчитаем необходимую массу топлива, учитывая, что полностью оно сгорает только на 80%, а КПД самодельной печи равен примерно 50%:
М = 149,85 / (15,5*0,8*0,5) = 24,17 кг.
Зная, что плотность сухого бука составляет 620 кг/м3, переведём полученное значение массы в объем: V = 24,17 / 620 = 0,039 м3 = 39 л.
Определяем объём топки
При этом нужно учитывать, что коэффициент загрузки топки в среднем составляет 0,63. Таким образом, она должна иметь объем: Vт = 39/0,63 = 61,9 л.
Следовательно, необходимый объем топки можно принять равным 62 л. Её длину следует принимать равной 0,5 м — чтобы можно было закладывать достаточно длинные поленья. Прочие размеры выбираются произвольно. Например, ширина может составить 300 мм, тогда высота должна быть 413 мм (0,3*0,413*0,5 = 0,062 м3).
Безопасность работы котла
Работа любого агрегата связанная с газом имеет ряд потенциальных опасностей
Поэтому соблюдение простых правил безопасности очень важно. В данном случае их немного:. котёл желательно установить в нежилом помещении;
под агрегатом должно быть бетонное основание или металлический лист;
расстояние от стенок котла до стены помещения или ближайшей мебели должно быть не меньше 20 см;
обязательно наличие вентиляции в помещении, так как в случае утечки угарного газа, он должен иметь выход;
важно также провести утепление дымохода, чтобы в нём не скоплялась смола и вода.
котёл желательно установить в нежилом помещении;
под агрегатом должно быть бетонное основание или металлический лист;
расстояние от стенок котла до стены помещения или ближайшей мебели должно быть не меньше 20 см;
обязательно наличие вентиляции в помещении, так как в случае утечки угарного газа, он должен иметь выход;
важно также провести утепление дымохода, чтобы в нём не скоплялась смола и вода.
При конструировании пиролизного котла собственными руками, важно соблюдать технологию его изготовления и правильно читать чертежи. Это убережёт от ошибок, которые исправить будет сложно, а иногда и невозможно. Такой агрегат даже при исполнении собственноручно будет стоить дорого, но экономит на качестве материалов нельзя
Температура работы котла высока, что подвергает все детали агрегата повышенным нагрузкам. Низкое качество материалов может повлечь за собой быстрый износ камер котла, ремонт которых, будет стоит дорого.
Такой агрегат даже при исполнении собственноручно будет стоить дорого, но экономит на качестве материалов нельзя. Температура работы котла высока, что подвергает все детали агрегата повышенным нагрузкам. Низкое качество материалов может повлечь за собой быстрый износ камер котла, ремонт которых, будет стоит дорого.
В целом агрегат своими руками обойдётся на 20–30 % дешевле от аналога, купленного у завода-производителя.
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.
Рейтинг Топ 5 твердотопливных котлов с водяным контуром 2022 года
На современном рынке представлено достаточно много моделей твердотопливных котлов, однако стоит обратить внимание на тройку лидеров в этой гонке
Stropuva Mini S8 8 кВт
Всего лишь одна закладка сырья обеспечит теплом на целые сутки. Пеллеты горят 48 часов, в зависимости от качества топлива.
Характеристики:
Основное назначение-для отопления
- камера сгорания-открытая
- объем — 40л;
- мощность котла— 8 кВт;
- отапливаемая площадь — до 90м2;
- вес — 145кг;
- габариты — 55,5*136,5×55,5 см.
«Теплодар»
Эта фирма занимается изготовлением различного теплового оборудования, включая котлы длительного горения. Она является безусловным лидером поставок на отечественном рынке, а также реализует свою продукцию потребителям ближнего зарубежья. Широким спросом котлы данной компании пользуются благодаря высокой надежности.
Твердотопливные установки длительного горения от этого производителя отличаются высоким КПД, обеспечивая максимально экономичный режим при высокой производительности. Кроме этого агрегаты способны работать на большинстве видов твердого топлива, в качестве которого можно использовать не дрова, торфобрикеты или уголь.
Особенной популярностью пользуются котлы «Купер», этот модельный ряд способен работать на всех видах топлива, включая пеллеты. Кроме этого данное оборудование
получила высокую оценку своей производительности, такой котел имеет КПД 87 %.
«Buderus»
Дебютировавшая в 2004 г на отечественных рынках фирма быстро получила признание. Уже к 2008 г уверенно она заняла свою нишу на российском рынке отопительного оборудования. Немецкое качество котлов фирмы «Buderus» пришлось по вкусу многим потребителям, которые воспользовались услугами производителя, невзирая на высокую стоимость оборудования.
Средняя цена твердотопливного котла этой марки может превосходить отечественные аналоги в 3-5 раз. Высокая производительность, простота обслуживания и надежность данного оборудования, получает положительные отклики даже в суровых климатических условиях.
ZOTA Тополь-32ВК 32 кВт
Это достаточно молодая российская компания, дебютировавшая в 2007 г. Она постоянно предлагает на рынке новые модификации котлов бюджетной группы. Однако более приемлемые по стоимости модели уступают лидерам производства, как в широте ассортимента, так и в приборной комплектации.
Но все же надежность котлов этой марки, на сегодняшний день, нашла много сторонников среди потребителей, которые оценили превосходные характеристики товаров «ZOTA».
ТЕПЛОВЪ Универсал TA-40 40 кВт
Очень надежно защищен от перегрева или замерзания теплоносителя в системе. Существует возможность настроить температуру для двух режимов: ночью и днем. Это очень удобная функция.
Характеристики котла:
- назначение — отопление и ГВС;
- мощность — 40 кВт;
- отапливаемая площадь — до 450м2;
- КПД котла— 82%;
- вес — 390кг;
- размеры — 147*48*77 см.
На этом все, друзья. Надеюсь мой обзор лучших котлов длительного горения с водяным контуром оказался для вас полезным. До скорой связи!
Пиролизный котел своими руками: принцип работы, видео-уроки
На значительной территории России дрова по-прежнему самый доступный вид топлива и многие отапливаются дровяными котлами. Все бы ничего, но в обычных твердотопливных котлах закладка прогорает за 2-3 часа, что совсем неудобно — дом надолго не оставишь. Есть котлы длительного горения. В них одна закладка дров может гореть до 8-10 часов, но стоят они солидных денег. Однако, как обычно, выход есть — сделать пиролизный котел своими руками. Не сказать, что это простая работа — навыки сварки должны быть на высоком уровне, да и материалы стоят немало. Тем не менее, самодельных пиролизников много.
1 Принцип работы пиролизного котла
2 На что обратить внимание при изготовлении
3 Сколько будут стоить материалы и запчасти
4 Видео-проект пиролизного кола, процесс сборки
Принцип работы пиролизного котла
Применительно к отопительным котлам пиролизом называется горение топлива при недостаточном количестве кислорода.
Конструктивная особенность пиролизных котлов — топка, состоящая из двух камер. В одну закладывается топливо (часто это верхняя часть топки), в ней же происходит выделение газов, и потому эта часть называется камерой газогенарации. Через неширокую горловину газы попадают во вторую камеру — дожига.
Пиролизный котел с нижней камерой дожига
В среднем КПД пиролизников — выше 85%. Есть модели, способные выдавать 92% и даже немного больше. Но данные показатели возможны только и исключительно при использовании сухого топлива. Его влажность должна быть 5-8%. При 40% содержании влаги горение может полностью затухнуть, а при 20% просто буде неэффективным. И это — один из главных недостатков этой технологии: дрова и уголь приходится предварительно сушить, например, сделав площадку возле дымовой трубы. Просто дрова, просушенные в дровнике не пойдут, как и уголь, взятый из кучи на улице.
В видео продемонстрирован котел, в котором камера дожига находится вверху. Хотя котлы такого типа имеют более простое строение (образовавшиеся газы сами поднимаются вверх), самодельщики предпочитают камеру с нижним располодением камеры дожига (как на фото выше).
На что обратить внимание при изготовлении
Если вы собираетесь делать пиролизный котел своими руками, вам надо четко представлять не только механизм и принцип его работы, но и учитывать все неприятные моменты, которыми данные агрегаты обладают. В первую очередь необходимо сказать о том, что практически все пиролизные газы ядовиты. То есть, агрегат должен быть полностью герметичным, сварные швы должны быть высшего качества.
Кроме того, для обеспечения безопасности необходима система контроля за процессом горения (датчики температуры, дыма, наличия тяги) и автоматика, которая в зависимости от показаний датчиков регулирует процессы горения. Если самодельный пиролизный котел собираетесь делать на естественной тяге, автоматика может быть простейшей — энергонезависимой. При наличии вентилятора наддува для подачи воздуха в току, нужны уже более серьезные (и дорогие) устройства, а они питаются от сети 220 В.
Примерная компоновка пиролизного котла
Второй момент. В некоторых моделях пиролизников температура в активной фазе достигает 1000°C и выше. Обычная конструкционная сталь при таких условиях быстро прогорит. Чтобы котел существовал долго, необходима жаростойкая сталь и внутренняя футеровка самых термонагруженных частей. Если пиролизный котел делают своими руками, футеровку чаще всего делают из шамотного кирпича. В рабочей фазе шамот разогревается до малинового свечения и становится очень хрупким. Если, вдруг, вам придется в это время орудовать в печи, будьте аккуратны — повредить футеровку в данный момент легко, а ремонтировать — долго и сложно.
Сколько будут стоить материалы и запчасти
Сколько точно будет стоить пиролизный котел, сделанный своими руками, зависит от требуемой мощности и выбранной конструкции.
Как видим, в случае владения сваркой, экономия есть, но далеко не самая большая. Можно найти готовые варианты твердотопливный пиролизных котлов за 1500$. Хотя, как известно, дешевый товар имеет низкую цену не просто так. На чем-то там сэкономили. И даже можно предположить на чем: на футеровке. Именно секреты предохранения стенок топки от перегорания берегут производители больше всего, и тратят на исследования в этой области большие деньги. Потому качественное оборудование и стоит больших денег.
Сложности при сборке котла
При постройке пиролизного котла основная сложность — выбор правильного проекта и материалов. Без понимания процессов, которые протекают в топках, правильно построить котёл невозможно.
Основные ошибки, которые допускают при самостоятельном проектировании:
- Недостаточная футеровка зон сгорания. Шамотный кирпич важен, так как поддерживает постоянную температуру в зоне горения и предохраняет колосник и стенки топки от прогорания.
- Излишний теплосъем. Теплообменник должен улавливать то тепло, которое не нужно для поддержания внутренних процессов в котле. Расположение водяной рубашки рядом с зоной горения недопустимо.
- Несоответствие размеров загрузочной камеры и камеры газификации. Слишком малая камера газификации может привести к зависанию крупных поленьев.
- Неправильный размер или направление воздушных сопел. Смешивание воздуха и пиролизных газов должно быть максимально равномерным.
- Некачественно сделанная регулировка потоков первичного и вторичного воздуха, отсутствие принудительной подачи кислорода. Обязательно ставить либо дымосос или дутьевой вентилятор с регулировкой мощности.
Как выбрать котел длительного горения
Прежде чем отдать предпочтение той или иной модели котла длительного горения необходимо обратить внимания на некоторые правила выбора, позволяющие подобрать оптимальные параметры для каждого отдельного помещения.
Необходимо иметь представление о виде топлива, которое предполагается использовать. Различные модели могут иметь собственные ограничения на разновидности и качество продуктов сжигания
Только как дровяной котел могут использоваться все модели.
Для определения мощности котла необходимо знать общий объем отапливаемого помещения в кубических метрах.
Следует обращать внимание на значение КПД выбранного агрегата, чем выше его значение, тем к более экономичному режиму расположено устройство.
Следует заранее подготовить площадку для установки оборудования в соответствии с имеющимися габаритами
Также важно учесть маршрут доставки устройства к месту, ведь его габариты могут не войти в узкие проходы.
Определенными преимуществами обладают котлы, имеющие просторную камеру сжигания и съемный поддон для сбора золы
При удачном выборе этих параметров загрузку топлива производят не чаще 2-х раз за сутки, а чистку можно производить 1 раз в 2 месяца.
Необходимо обращать внимание на материал, из которого изготовлен агрегат. С одной стороны наиболее длительный срок службы обеспечивают чугунные установки, они практичней, если используются как котел на дровах
С другой – при использовании угольного материала, в качестве топлива, лучше отдавать предпочтение образцам из легированной стали, которые лучше подходят для высокотемпературных режимов.
Классификация
Котлы имеют отличия по расположению камер для дожигания газов:
- с верхним расположением;
- с нижним расположением.
Котлы с верхней камерой более громоздкие, требуется больше материала для сборки дымоотвода. Зато чистить их придётся намного реже, ведь частицы от сгоревшего топлива не попадают в камеру для дожигания газов.
В котлах с нижним расположением секции топливо располагается в верхней части, а газы выводятся в нижнюю, и там догорают. Это удобно, но придётся часто удалять мелкие дровяные частицы из камеры утилизации газов.
По энергозависимости котлы бывают:
- без применения электричества: котлы с естественной тягой;
- с принудительной тягой.
Энергонезависимые котлы подразумевают включение в конструкцию высокого дымохода (не менее 5–6 метров) для увеличения тяги и обеспечения достаточного разрежения в отсеке сгорания.
Эффективность обогрева у таких котлов будет несколько ниже, чем у котлов с принудительной тягой.
Устройства с принудительным поддувом оснащаются одним или двумя вентиляторами, которые могут работать в режиме нагнетания воздуха или откачки сгоревших газов.
В некоторых моделях котлов применяется комбинированный способ с участием нагнетающих и отсасывающих газ устройств для увеличения мощности.
Справка! Механизмы, откачивающие отработанные газы, изготавливаются из особых жаропрочных (аустенитных) сплавов, их стоимость значительно выше, чем у нагнетающих вентиляторов.
По способу обогрева:
- Водяного обогрева — к теплообменнику котла подключаются водяные трубопроводы, по которым нагретая рабочая жидкость разносится по различным помещениям.
- Воздушного обогрева — вместо воды используется воздух, получающий тепло посредством того же теплообменника и распространяемый по воздухопроводам. Эффективность ниже, чем у водяного способа, применяется на производственных площадках, складах.
Фото 1. Пиролизный котел с теплообменником, предназначен для водяного обогрева, работает на дровах.
Чертеж: общий вид, рабочий процесс
Вариантов исполнения пиролизного котла много. Наипростейший вид по чертежу устроен таким образом.
- Камера сгорания котла.
- Отсек газификации.
- Секция дожигания газов.
- Колосниковые решётки.
- Теплообменник (входной/выходной патрубки).
- Трубопровод отвода газов (дымоход).
- Отверстия для поддува.
- Дверка в отсек для закладки топлива.
В котел могут быть включены температурные датчики и приборы для контроля и поддержания нормальных режимов работы.
А также аппаратная часть котла для автоматизации функционирования всего отопительного комплекса.
Суть происходящего внутри пиролизного котла характеризуется следующими процессами:
- Поток воздуха извне поступает в отсек газификации с находящимся там топливом.
- Некоторая часть кислорода будет поддерживать процесс горения (тления). Газы, являющиеся продуктами горения, через сопло попадают в камеру сгорания котла и там окисляются в присутствии вторичного кислорода, который поступает вместе с воздухом снаружи.
- Часть пиролизных газов восстанавливается при наличии углерода из топлива до угарного газа и окиси азота, потребляя при этом часть энергии. Смесь проходит в секцию дожигания газов и окисляется там с возвратом отнятой им энергии.
Фото 2. Чертеж пиролизного котла длительного горения, собранное по нему устройство может обогреть большой дом.
Участвующие в реакции пиролиза газовые смеси выводятся наружу через дымоход, минуя при этом теплообменник котла.
Внимание! Так как функционирование пиролизных котлов связано с большим количеством энергии, генерируемой внутри оборудования и возможном выделении разного рода вредных газов, осуществлять самостоятельную постройку котлов рекомендуется только при полном понимании всех физико-химических процессов, возникающих при его работе. Температурные фазы:
Температурные фазы:
- сушка, пиролиз древесины — 450 °C;
- сгорание древесного газа и вторичного воздуха — 560 °C;
- продувание пламени и возврат тепла — 1200 °C;
- отвод оставшихся продуктов горения — 160 °C.
Отличия устройства от обычных котлов
Включая древесину (дрова), специальные топливные брикеты (пеллеты) и отходы, получаемые на производстве. Одно из главных отличий котлов — применение различных видов твёрдого топлива, практически любого вещества, которое может гореть.
Длительность процесса сжигания топлива намного больше, чем у обычных котлов. От 8–10 часов и выше. Есть модели котлов с крупным отсеком для дров, продолжительность непрерывной работы — до 24 часов. Это значит, что пополнение камеры сгорания новыми порциями топлива осуществляется 1–2 раза в сутки.
Важно! За счёт того, что происходит почти полное разложение твёрдых материалов, пирокотлы менее вредны для окружающей среды
