К сожалению, процесс «газификации всея Руси» пока еще далек от завершения. Установка же в частном доме теплогенератора, работающего от электрической сети – вариант не из дешевых, учитывая существующие тарифы на эл/энергию и их бесконечный рост. Наверное, в основном по этой причине не падает популярность котлов твердотопливных, одной из разновидностей которых являются пиролизные модели (другое название – газогенераторные).

Как и из чего своими руками собрать пиролизный котёл для бытового использования своими руками – тема предлагаемой статьи-инструкции.

Принцип работы пиролизных котлов

Высокая эффективность, следовательно, экономичный расход топлива в подобных установках достигается разделением камеры сгорания на 2 отсека. Конструктивных исполнений пиролизных печей несколько. Например, такое.

Верхняя камера. В нее производится загрузка топлива и его горение. Особенность в том, что необходимо обеспечить недостаток кислорода. При таком условии замедляется процесс разложения продукта, а по сути, происходит лишь его обугливание (экономичность расходования!) и инициируется повышенное газообразование. Собственно, это и есть то, что называется пиролизом.

Нижняя камера. В нее поступают летучие вещества из 1-го отсека, которые за счет дополнительной подачи воздуха сгорают, выделяя тепло. Лишь незначительная часть его тратится на поддержание процесса пиролиза, а все остальное идет на нагрев теплоносителя.

Как это реализуется практически в такой модели, если газы по определению устремляются вверх? В пиролизных котлах обязательным конструктивным элементом является нагнетатель воздуха (дутьевой вентилятор, дымосос – названия встречаются разные, но суть одна).

Рисунок хорошо иллюстрирует основные рабочие циклы пиролизного котла.

В некоторых моделях камеры располагаются на одном уровне.

Собственно, дело не в инженерном решении, а в сборке установки, в которой можно реализовать пиролизный процесс, то есть обеспечить длительное горение топлива. А выбор конкретной схемы – на усмотрение мастера.

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 . 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.

Основные инженерные решения

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.

Для отопления дома таким котлом целесообразно использовать сухую древесину и ее отходы, пеллеты, брикеты, уголь (но только бурый). Внесение отдельных конструктивных доработок в схему пиролизного котла позволяет топить коксом и некоторыми марками угля каменного (например, «Орех1»).

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.

Говорят, что все новинки – это хорошо забытое старое. Не является исключением и создание отопительный систем на базе пиролизного горения. Первые заводы, использующие технологию пиролиза были построены еще в 70-е годы позапрошлого 19-го века. До сих пор эта технология широко применяется и у нас и за рубежом для переработки нефти. Собственно «пиролиз» — это процесс химического разложения органики под действием высокой температуры. В устройствах, использующих твердое органическое топливо (как правило, дрова) твердая часть и выделяющиеся из него при температурном разложении газы сгорают отдельно , что существенно повышает эффективность таких котлов. Несмотря на сложное название и мудреное описание процесса вы вполне можете построить пиролизный котел своими руками, для этого вам потребуется листовая сталь, сварочный аппарат и чертежи, которые вы можете взять на нашем сайте.

В пиролизных котлах на твердом топливе используются такие типы органики, которые при температурном разложении дают большой выход летучих горючих веществ. Такие котлы работают не только на дровах (и всех видах топлива из древесины, таких как пеллеты или топливные брикеты), но и на угле, вплоть до коксующихся марок, температура горения которых достигает очень больших значений!

Топливо в пиролизных котлах размещается на колоснике. После поджига загруженной партии топлива, закрывается плотная дверка и начинает работать дымосос. Вследствие этого в камере сгорания поднимается высокая, до 800 градусов температура, однако в ней отсутствует кислород из воздуха для обычного интенсивного горения. Вместо этого органическое топливо тлеет и обугливается, при этом выделяются летучие газы, преимущественно углеводороды.

Под действием конвекции летучие горючие газ поступают в подколосниковое пространство. Вместе с ними мигрирует и азот, находящийся в первично имеющемся воздухе в топке. Под решеткой колосника к смеси газов подмешивается кислород из вторичного контура подачи воздуха. Получившая смесь уже имеет способность к сгоранию. Она сгорает, выполняя полезную функцию (например, нагревая воду в теплообменнике), а кроме того выделившееся тепло поступает обратно к органическому топливу и поддерживает процесс тления.

Основные характеристики пиролизных котлов

Основными чертами котлов, работающих на технологии пиролиза являются следующие:

1. Возможность изготовления из недорогих конструкционных материалов.
2. Длительное время одного цикла пиролиза, достигающего около 30 часов,
3. Полная взрыво и пожаро-безопасность.
4. Простота конструкции, доступная для самостоятельного изготовления.
5. Широкий спектр используемого древесного топлива (от классических дров до пеллет).
6. Высокая экологичность котлов, низкое количество продуктов сгорания.

Как часть нужно подкидывать дровишки?

В обычную печь вам придется загружать топливо минимум через каждые два часа. Причиной этому является большая интенсивность горения топлива в печах такой конструкции. Большая часть тепла при этом в прямом смысле «вылетает в трубу». КПД таких котлов минимален, кроме того, в нем остается много остатков, которые приходится регулярно выгребать.

А вот если ограничить приток кислорода, то период горения значительно увеличивается. При этом тепло выделяется не только при самом процессе тления-пиролиза, но и от сгорания выделившихся газов. Вследствие этого время работы от одной загрузки может увеличиваться до суток и более.

Процесс изготовления пиролизного котла своими руками

Сразу отметим, что пиролизные котлы можно использовать не только для отопления. Но и для прямого обогрева небольших помещений, например сарая с живностью или гаража.

Нюансы с топливом

Приятная новость для владельцев автомобилей: ваш котел можно будет «кормить» не только дровами, но и отработанным машинным маслом. Цена такого топлива просто смехотворная, а в пиролизном котле он будет гореть не хуже, чем обычные дрова. Но есть нюанс: котел, «питающийся» отработкой должен иметь специальную конструкцию.

Схема пиролизного котла на отработке

Создать такой котел очень просто. В нем имеется две емкости: нижняя, в которую загружается топливо и где собственно и проходит процесс пиролиза и верхнюю воздушную камеру.

В нижнюю часть вваривается труба с толстыми стенками, в которой проделываются отверстия. Собственно в этой трубе и происходит дожигание паров из «отработки».

В верхней воздушной камере монтируются перегородки, которые направляют горячий воздух по извилистому маршруту, этим достигается повышенная отдача тепла от верхней камеры в помещение.

Подробное описание конструкции пиролизного котла

Через приваренный к верхней камере дымоход продукты сгорания удаляются в атмосферу.

Такую печь можно несколько усовершенствовать. Для этого рядом с нижней емкостью монтируется дозаправочный бак, соединенные с ней трубой. Дозаправка происходит по принципу сообщающихся сосудов.

Но, обратите внимание, в такую печку категорически не допускается попадание воды. Ее нельзя размещать в месте, где возможно выпадение атмосферных осадков. При попадании воды тлеющее масло вспенивается и резко расширяется в объеме. Это может привести даже к разрывк окнструкции.

Также при создании такой печи обратите внимание, что высота дымохода должна составлять не менее двух метров.

Если вы оснастите верхнюю камеру такой печи водяной рубашкой, то она вполне может нагревать проходящий через нее поток воды. Также верхний бак может нагревать и проходящий воздух.

Пиролизный котел для древесных отходов

Возможно, у вас на участке накопилось много древесных отходов: щепок, опилок, стружки. Для того, чтобы эффективно сжигать такой «мусор» можно построить специальный котел. Такое устройство также станет незаменимым помощником в деревообрабатывающих цехах.

Для создания такой печи тратится минимум материалов и а ее конструкция чрезвычайно проста.

Запасемся следующими материалами:

1. Металлическая бочка емкостью в 200 литров, у которой нужно вырезать верхнюю крышку.
2. Крышка с бортиком, точно подходящая к горловине бочки.
3. Круглый поршень с сечением, чуть меньшим внутреннего сечения бочки. Его нужно изготовить из массивной заготовки или искусственно утяжелить.
4. Труба с сечением 10 сантиметров и длиной, сантиметров на 20 больше, чем высота бочки.
5. Дымоходная труба с сечением около 10 сантиметров и длиной не менее 40 сантиметров.

В плотно подогнанной по размеру наружной крышке вырезается отверстие с сечением, чуть большим, чем у трубы, обозначенной в п «4», она же – «воздуховодная труба». Дымоходная труба вваривается в верхнюю часть боковой поверхности бочки.

Воздуховодная труба плотно приваривается к поршню. На верхнем торце воздуховодной трубы размещают подвижную заслонку, регулирующую объем подаваемого воздуха. К нижней части поршня привариваем ребра, которые будут утрамбовывать топливную массу.

Закладываем в бочку любое сухое древесное топливо. Грузить можно все, что угодно, вплоть до бумаги и шишек. Стоит отметить, что сухость исходного топлива очень критична для пиролизных котлов. Наполняем бочку на 2\3 ее высоты. Сверху на дрова укладываем щепки или бумагу и поджигаем их. Не возбраняется плеснуть несколько капель бензина. После того, как топливо загорелось – вставляем поршень с воздуховодной трубой, закрываем бочку верхней крышкой. Топливо будет постепенно прогорать и под собственным весом поршень будет опускаться.

По тяжестью поршня и без достаточного доступа кислорода топливо в бочке будет медленно тлеть. Выделяемый при пиролизе газ будет проникать в верхнюю часть бочки, где также будет сгорать. Наиболее будет нагреваться как раз верхняя часть бочки, в этой части температура воздуха может достигать 900 градусов. Такая температура полностью выжигает даже сажу.

При хорошей регулировке и сухом топливе такая пиролизная печка может непрерывно работать на одной закладке до 30 часов.

Горизонтальная версия пиролизного котла

200-литровую металлическую бочку можно превратить и в горизонтальный котел. Как и вертикальном варианте – в такой печи будут присутствовать камера тления и камера дожига выделяющихся газов.

В принципе, такой котел можно приобрести и в уже готовом виде. Современная промышленность предлагает массу вариантов таких устройств на любой вкус и кошелек.

пиролизный котел с конвекцией

Так, большой популярностью пользуются конвекционные печи. В них применяется принцип конвекции воздуха. Для этого на котле размещаются специальные изогнутые воздуховоды. Их нижние патрубки забирают холодный воздух, а через верхние патрубки выходит уже горячий.

Ну и конечно же, никто вам не мешает оборудовать любой котел трубопроводом-теплообменником, который будет нагревать воду для системы теплоснабжения или для система горячего бытового водоснабжения.

И в заключении можете посмотреть краткий видеоурок, описывающий изготовление и эксплуатацию пиролизного котла.

Видео: Пиролизный котел своими руками

В регионах, где единственным доступным источником тепла являются уголь и дрова, долгое время самым распространённым видом отопительного оборудования были твердотопливные котлы. Тот, кто когда-либо жил в доме с таким отоплением, знает насколько это неудобно. Конечно, всегда можно установить электрический нагревательный прибор, но отапливать здание при помощи электроэнергии достаточно дорого. К счастью, в последние годы появились пиролизные котлы, которые работают на дровах или прессованных топливных брикетах. В качестве «пищи» для такого агрегата подойдут и всевозможные отходы кусковой древесины. Стоимость этого оборудования достаточно высока, но ведь можно изготовить пиролизный котел своими руками. Таким образом, вы не только существенно сэкономите, но и получите устройство с необходимыми вам характеристиками.

Принцип работы такого котла основан на пиролизном сжигании топлива. Этот процесс нередко называют сухой перегонкой. Дело в том, что при температуре 200–800°С в условиях некоторого недостатка кислорода сухое дерево разлагается на твердый остаток или древесный кокс и пиролизный газ. Затем полученный газ смешивается с кислородом, что при достаточно высокой температуре активизирует процесс горения.

При этом пиролизный газ взаимодействует с углеродом, в результате чего дым, выходящий из котла, практически не содержит вредных химических соединений. Твердая часть древесины тоже сгорает, выделяя определенное количество тепловой энергии. Необходимо отметить, что процесс пиролиза является экзотермическим, то есть сопровождается выделением тепла, которое расходуется на подогрев и дополнительную просушку подаваемоготоплива и воздуха.

Преимущества и недостатки этого оборудования

Итак, достоинства:

• Способность длительное время поддерживать необходимую температуру теплоносителя в автономном режиме. Это возможно благодаря увеличенному объему загрузочной камеры и более высокому КПД.
• Низкое содержание канцерогенных веществ в продуктах горения.
• Возможность утилизировать некоторые отходы, такие как резина, ДСП, ДВП или полимеры.

Но все бы ничего, если бы не было и недостатков:

• Высокая стоимость котла, значительно снизить которую можно взявшись за его изготовление самостоятельно.
• Большие габариты.
• Требовательность к топливу. Очень важно использовать сухую древесину. При закладке в котел топлива повышенной влажности процесс пиролиза становится невозможным, КПД резко падает, а значительная часть тепловой энергии выходит с паром и продуктами горения.
• Энергозависимость. Для нормальной работы такого оборудования важно подключение к электросети. Это обусловлено тем, что в котел должен быть вмонтирован небольшой вентилятор, который поддерживает принудительную тягу.

Классическое устройство пиролизного котла

Основной конструктивной особенностью этого вида отопительного оборудования является наличие двух камер сгорания. Это необходимо для качественного использования процесса пиролиза.

Схема устройства самого обычного «ненавороченного» варианта (клик для увеличения)

Первая камера или камера загрузки предназначена именно для пиролиза топлива. Процесс возможен только принизком содержании кислорода. Именно здесь дрова разделяются на сухой остаток и газы. Далее газы попадают во вторую камеру, куда принудительно подается вторичный воздух, что способствует улучшению процесса горения.

Камеры разделены колосником, на который уложены брикеты. Еще одной технологической особенностью такого котла является верхнее дутьё. Из-за повышенного аэродинамического сопротивления в топке в приборах обычно применяется принудительная тяга. Она может быть реализована за счет дымососа или дутьевого вентилятора.

Сколько необходимо денег для сборки?

Процесс самостоятельного изготовления пиролизного котла нельзя назвать ни простым, ни очень дешевым. Так что прежде чем приниматься за работу стоит внимательно изучить всю доступную информацию и честно оценить собственные навыки и силы. Но если вы все же решитесь на это непростое дело, сэкономить можно до 2000 у. е.

Инструменты, которые понадобятся

• Сварочный аппарат (электрический). Желательно что бы он был постоянного тока.
• Электродрель.
• Большая углошлифовальная машинка (под круг Ø230). Желательна так же машинка под круг Ø125, но без нее вполне можно обойтись.

Необходимые расходные материалы

• Листовой металл толщиной 4 мм – 7,5 м2. В целях экономии можно сделать внутренние детали котла из четырехмиллиметрового листа, а корпус из 3 мм.
• Труба диаметром 57 мм с толщиной стенки 3,5 мм – 7-8 м.
• Труба диаметром 159 мм с толщиной стенки — 4,5 мм – 0, 5 м
• Огнеупорный кирпич – 12-15 шт
• Труба диаметром 32 мм с толщиной стенки 3.2 мм — 1 м.п.
• Профтруба 60×30 с толщиной стенки 2 мм – 1,5 м.п.
• Полоса стальная, шириной 20 мм и толщиной 4мм — 7,5 м.п.
• Профтруба 80×40 с толщиной стенки 2 мм — 1 м.п.
• Полоса стальная, шириной 30мм и толщиной 4 мм — 1,5 м.п.
• 5 пачек электродов
• Полоса стальная, шириной 80 мм и толщиной 5 — 1 м.п.
• 10 отрезных кругов диаметром 230 мм
• 5 шлифовальных кругов диаметром 125 мм
• Дутьевой вентилятор
• Датчик температуры

Вот собственно и все. Конечно, в процессе работы может выясниться, что не хватает каких-то мелочей, но это существенно не повлияет ни на цену котла, ни на скорость его изготовления.

Полная рабочая схема для сборки

Безусловно, прежде чем приступить к самостоятельной сборке такого серьезного оборудования как отопительный котел, любому мастеру необходимо составить детальную схему будущего агрегата. Не стоит делать этого «с нуля» (если вы не инженер-теплотехник с большим опытом работы), лучше взять готовую схему и немного изменить ее в зависимости от ваших требований. Принципиальную схему достаточно легко отыскать в сети. Вот одна из них.

Пример чертежа пиролизного котла на 40кВт

A – контроллер контура котла; B – дверца загрузки; C – крышка зольника; D — дымосос; E – муфта для датчика температурного предохранителя радиусом ½ дюйма; F – патрубок для аварийной линии (при помощи тройника в подающей магистрали необходимо установить предохранительный клапан, который входит в комплект группы безопасности); G – подающая магистраль контура котла KV; H – подвод холодной воды в защитный теплообменник R 3/4; K – подвод горячей воды в защитный теплообменник R 3/4; L – обратная магистраль контура котла KR; M – расширительный бак и патрубок опорожнения.

Готовый корпус пиролизного котла изнутри (пояснения красным шрифтом)

Это схема пиролизного котла Беляева, мощностью 40 кВт. Безусловно, при наличии некоторых инженерных навыков вы можете несколько изменить его конструкцию, но делать это необходимо так, чтобы размер внутренней камеры остался прежним или изменился незначительно.

Важно! Во время пробного запуска самодельного пиролизного котла важно определить его КПД. Проще всего сделать это по состоянию дыма, идущего из трубы. Если дым не имеет запаха угарного газа – КПД вашего котла достаточно высок. Производить проверку необходимо на всем диапазоне рабочих мощностей.

Многие пиролизные котлы предусматривают использование в качестве теплоносителя не воды, а воздуха. В этом случае подача горячего воздуха ведется по трубам, а обратный приток – самотеком по полу. Такой выбор имеет ряд преимуществ. Особенно удобна подобная система отопления в загородных домах, где хозяева бываю только «наездами». Это обусловлено отсутствием риска «размораживания» системы. Да и обеспечивать герметичность труб не нужно.

Установка и требования противопожарной безопасности

Когда котел готов, важно правильно установить его. И речь здесь пойдет не столько о технической стороне вопроса, сколько о правилах противопожарной безопасности. Несоблюдение этих правил повлечет за собой не только значительные штрафы, но и поставит под угрозу здоровье или даже жизнь вашей семьи.

• Отопительное оборудование такого типа необходимо устанавливать в нежилом помещении – котельной.
• Основание под котлом должно быть изготовлено из кирпича или бетона.
• Перед камерами топок должен быть уложен лист металла толщиной 1,5-2 мм.
• Расстояние от стен или предметов мебели до корпуса котла должно составлять не менее 20см.
• В помещении должно быть вентиляционное отверстие площадью не менее 100 см2. Это обусловлено тем, что процесс горения требует постоянного притока свежего воздуха.

Важно! Утеплите дымоход фольгированной минеральной ватой. Дело в том, что охлаждение газов в стволе дымохода приведет к образованию на его стенках конденсата и дегтя, что отрицательно повлияет на его сохранность.

Пиролизная печь как альтернатива котлу

Многие умельцы утверждают, что изготовление такого котла мощностью менее 15 кВт не имеет смысла. А как же быть владельцам маленьких дачных домиков, площадь которых не предусматривает более мощного отопительного оборудования? Возможно, стоит обратить внимание на пиролизную печь. Она во многом напоминаетпиролизный котел — принцип работы такой печи основан на тех же свойствах горения древесины.

Внутренности пиролизной печи (клик для увеличения)

Для изготовления такой печи вам понадобится:

• Керамический кирпич – 400 шт.
• Шамотный кирпич – 100 шт.
• Стальной лист толщиной 4 мм и размером 6х1,5 метра.
• Вентилятор наддува.
• Чугунные колосники – 3 шт.
• Рычажный терморегулятор.
• Дверцы для топочной камеры и поддувала.

Из этих материалов у вас получится печь, мощностью до 25 кВт. Ее будет вполне достаточно для отопления дачного домика, площадью около 60 м2. Если даже этой мощности для вас много, достаточно уменьшить габариты печи.

Видео создания самодельного котла на ВИДЕО

Основной причиной отказа большинства жителей городов и сел от дровяных котлов в пользу газового отопления является длительный период автономной работы последнего. В погоне за удобством мы порой теряем нечто важное, на что долго не обращаем внимания. Тот, кто жил в доме с дровяным отоплением никогда не забудет особого тепла, исходящего от печки, и потрескивания поленьев. Такие мелочи особенно актуальны на даче, куда большинство из нас приезжает в поисках покоя, уединения и общения с природой.

В настоящее время пиролизные котлы получили довольно широкое распространение. Это обусловлено тем, что в результате двухступенчатого сжигания твердого топлива происходит его полное сгорание. Это в значительной степени увеличивает КПД практически на 90-92%. Что это за котлы? Как выглядит схема подключения пиролизного котла? Ответы на эти вопросы вы сможете найти в данной статье.

Пиролизный котел - что это?

Пиролизный котел представляет собой разновидность твердотопливных котлов. Как правило, это В данном устройстве сгорание твердого топлива и выходящих их него летучих веществ осуществляется раздельно.

Виды топлива

В качестве топлива для пиролизных котлов можно использовать:

• Торф, топливные брикеты.
• Отходы мебельного производства.
• Отходы от лесопереработки, опилки.
• Различные дрова: еловые, липовые, сосновые, березовые, ольховые, дубовые и т. д.
• И многие другие виды твердого топлива.

Принцип действия

Прежде чем рассмотреть схемы и чертежи пиролизных котлов, необходимо разобраться с принципом их действия. Итак, в процессе сжигания топлива (по-другому говорят - сухая перегонка) под воздействием высокого температурного режима (порядка 200-800 °C) и недостаточного количества кислорода, осуществляется разложение древесины на две части: летучую часть (пиролизный газ) и твердый осадок

Схема пиролизного котла предполагает, что вверху камеры будет накапливаться который с потоком воздуха, создаваемого дымососом, будет направляться на дожигание в другую камеру. Это экзотерический процесс, сопровождающийся выделением тепла, при помощи которого улучшается прогрев, в котле подсушивается топливо, а также осуществляется подогрев воздуха, поступающего в зону горения. Смешение выделившегося при высокой температуре пиролизного газа с кислородом воздуха вызывает процесс горения первого, который в дальнейшем используется для получения тепловой энергии.

Эффективность

Насколько эффективной окажется схема пиролизного котла, а также время его работы, будет зависеть от множества факторов:

• Вид топлива и влажность.
• Теплоизоляция здания.
• Температура в помещении.
• Температура воздуха на улице.
• Точность проектных работ в отношении системы отопления.

Естественно, что, в отличие от обычных котлов, газогенераторное оборудование намного эффективнее. Так как при сжигании древесины невозможно получить столь высоких температурных показателей, как в процессе газа, полученного из нее. В процессе сжигания газа предусмотрено использование меньшего объема воздуха. В связи с этим увеличивается время горения и температура. Также следует отметить, что управление процессом сжигания пиролизного газа значительно проще.

Достоинства

Итак, схема пиролизного котла обладает следующими преимуществами:

Недостатки

1. Энергозависимость - плохо работает при отсутствии нагнетателя или дымососа.
2. Более высокая стоимость - примерно в 1,5-2 раза.
3. При небольших нагрузках (менее 50%) отмечается нестабильное горение, в газоходах возможно образование дегтя.
4. Такие устройства требовательны к влажности топлива.
5. Дровяная схема пиролизного котла отопления исключает организацию автоматической подачи топлива.
6. Чтобы предотвратить низкотемпературную коррозию, а также выпадение конденсата в газовом тракте, необходимо следить, чтобы температура обратной воды была не менее 60 °C (в редких случаях 40 °C). Однако данная проблема решается путем подмешивания прямой воды к обратной.
7. По сравнению с газовыми и электрическими устройствами, габаритные размеры данных котлов значительно больше. Этот аспект необходимо учитывать при выборе места установки.

Используемое топливо

В качестве топлива необходимо использовать древесину, диаметр которой 100-250 мм, а длина 380-450 мм. должны быть размером 30×300 мм. В процессе сжигания дров допускается применять мелкие древесные опилки. Однако добавлять их следует не более 30% от общего объема загрузочной камеры. Только в этом случае схема самодельного пиролизного котла будет эффективной. Кроме того, данные устройства способны сжигать влажные дрова, но при условии, что их процент влажности будет не более 40.

Чтобы обеспечить функционирование такого котла на максимальной мощности, необходимо использовать только сухое топливо. Так как способность выделения топливом энергии определяется с учетом наличия воды в дровах.

Схема сборки пиролизного котла

Прежде чем собрать данную отопительную установку своими руками, необходимо ознакомиться со схемой. Если у вас отсутствуют в этой области какие-либо познания, не нужно пытаться все делать с "нуля" самостоятельно. Достаточно взять готовый чертеж и провести небольшие корректировки с учетом собственных требований. Получится схема конкретно для вашего оборудования. В специальной литературе можно отыскать принципиальные схемы и чертежи пиролизных котлов.

Основные элементы

Для примера возьмем готовую схему котла Беляева с мощностью 40 кВт. Она содержит следующие основные элементы:

Безусловно, имея опыт и некоторые инженерные познания, можно без проблем изменить конструкцию котла. Схема подключения пиролизного котла может видоизменяться на ваше усмотрение. Однако работы выполнять нужно таким образом, чтобы не нарушать размеры внутренней камеры.

Инструменты и материалы

Чтобы смонтировать такой агрегат собственными силами, потребуется следующий набор инструментов и материалов:

• Термодатчик.
• Вентилятор.
• Полосы стали различной толщины и ширины.
• Набор профтруб диаметром 2 мм.
• Листы металлические толщиной 4мм.
• Набор труб различного диаметра.
• диметром 230 мм.
• Шлифовальный круг диаметром 125 мм.
• Ручная (болгарка).
• Несколько упаковок электродов.
• Сварочный аппарат.
• Электрическая дрель.

Если вы планируете изготовить самостоятельно пиролизный котел, то рекомендуемая толщина стали должна быть 4 мм. Чтобы сэкономить, можно воспользоваться сталью толщиной 3 мм. Для изготовления корпуса устройства потребуется прочная сталь, которая способна выдержать высокий температурный режим.

Пиролизный котел - схема изготовления, основные этапы

Чтобы самостоятельно собрать газогенераторный следует придерживаться следующих требований:

Прекрасным вариантом может стать совместное использование пиролизного котла не с классическим водяным отоплением, а с системами воздушного обогрева. В результате передача воздуха будет производиться по трубопроводам, а его возврат в систему - по полу. Такая система обладает многочисленными достоинствами: при сильных морозах не замерзает, во время отъезда хозяина отсутствует необходимость слива теплоносителя.

• Установка пиролизного агрегата должна производиться при строжайшем соблюдении требований пожарной безопасности. Это устройство подразумевает процессы горения, которые характеризуются высокими температурными показателями.
• Котельная должна находиться в отдельном нежилом помещении.
• Чтобы соблюдать правильное вентилирование воздуха, нужно предусмотреть отверстие размером 100 см 2 .
• Монтаж агрегата производится на кирпичном или бетонном основании.
• Для топки перед камерами должна быть установлена защиты. Она представляет собой металлический лист толщиной 2 мм.

На этом самостоятельный монтаж пиролизного котла окончен. Как вы уже успели заметить, в этом нет ничего сложного. Главное, чтобы подробная схема пиролизного котла была правильно сделана. Если же вы не уверены в собственных силах, то не стоит испытывать судьбу - обратитесь к профессионалам.

Инструкция по эксплуатации

Подачу воздуха можно производить двумя основными способами: методом нагнетания или вытяжным способом (применение дымососа). Использование нагнетательного варианта позволяет регулировать мощность потока, что позволяет контролировать интенсивность горения, процесс перехода от тления до выдачи максимальной мощности за короткий промежуток времени.

Что касается дымососов, то на сегодняшний день выпускают такие конструкции, которые могут обеспечить вакуумную тягу, способную проводить процесс пиролиза без тепловых потерь.

Наиболее экономичный режим работы котла - это когда происходит нагрев воды до 60 °C. Если соблюдать все условия, то такая температура достигается уже по истечении 30-40 минут.

Нормальное функционирование системы отопления напрямую зависит от влажности дров. Не рекомендуется использовать дрова с влажностью выше 50 %. Самой оптимальной считается влажность дров, равная 25-30 %. Для того, чтобы добиться такого процента влажности, необходимо сушить дрова длительный период на проветриваемых площадках, в специальных дровяниках, сараях (в зависимости от первоначальной влажности и породы дерева).

При использовании дров, имеющих влажность 15-20 %, по сравнению с 50 % влажностью, мощность увеличивается примерно в 2 раза. Однако в естественных условиях получить такую влажность довольно непросто. Это займет примерно 1,5-2 года. Поэтому сразу же после окончания сезона отопления необходимо приступить к заготовке дров.

© При использовании материалов сайта (цитат, изображений) указание источника обязательно.

Пиролизный котел – один и самых перспективных на ближайшую перспективу: его КПД может превышать 90%, топливо (преимущественно пеллеты) дешево и экологично, оно изготавливается из отходов растительной биомассы. Современные технологии позволяют производить пиролизные котлы, пригодные для установки в городской квартире, но устройство таких агрегатов (см. рис.) весьма сложно, а цена высока. Поэтому наличествует большой интерес к теме: можно ли и как сделать такой полезный отопительный прибор своими руками?

Зачем эта статья?

Пиролизный котел – не печка с водогрейкой. В нем закручен, в буквальном смысле слова, целый клубок сложных процессов. И разработка работоспособного котла – серьезнейшая инженерно-конструкторская задача, требующая солидных знаний, опыта, месяцев, если не лет, напряженного труда и немалых затрат на эксперименты и обкатку готовой конструкции. Векового опыта и проверенных поколениями технических решений, как для традиционных печей, тут нет.

Примечание: Информацию о более простых печах длительного горения, эффективность работы которых основана на пиролизе, можно найти .

Чертежи пиролизного котла в свободной раздаче если и найдутся, то лишь 2-3 общих вида плюс 3-4 разреза. Имея соответствующее образование, опыт работы и посидев месяц-другой в ACAD’e и CorelDraw, деталировку можно составить самому. Но спецификаций все равно нет, из какого материала делать ту или иную деталь, можно только догадываться, либо просчитывать весь агрегат заново.

Авторы конструкций за полный комплект техдокументации просят, как правило, не очень дорого . На кофе больше уйдет, если «доковыривать» самому. Но как по ознакомительным картинкам определить, будет ли оно работать вообще, насколько эффективно и подойдет ли мне, к моим конкретным условиям и требованиям?

Аналогичные вопросы возникают у тех, кто решил купить себе пиролизную печь или котел. Производители с продавцами предлагают их наперебой, по данным обследования и замеров на месте подберут подходящую модель. Но где гарантия, что у конкурентов не найдется дешевле, экономнее и надежнее? Обратите внимание на правую часть рисунка выше. Там разрезы топок двух моделей котла одной и той же фирмы, а внешний вид почти одинаков. Какая лучше подойдет вот для этого именно дома? С холодильниками-стиралками более-менее понятно, это бытовуха привычная, а котел как выбирать?

Так вот, данная статья как раз и предназначена для того, чтобы дать и неподготовленному читателю ясное представление: что же это такое – пирокотел, что там у него внутри находится, что происходит, как все взаимосвязано и взаимодействует, на что и как влияет конструкция каждого из составляющих агрегат узлов. И дать возможность со знанием дела выбрать или модель для покупки, или прототип для повторения, или еще подковавшись «по книжкам», взяться за самостоятельную разработку.

Примечание: понятие котел отопления означает, что водогрейный контур, во-первых, полнопоточный, т.е. котел выдает расход горячей воды, необходимый для непрерывной работы системы отопления. Во-вторых, водогрейный регистр – неотъемлемая часть конструкции. В , к примеру, можно встроить водогрейку, но только для ГВС, и с накопительным баком. А можно потом и убрать, печь как грела и варила-жарила, так греть-стряпать и будет. А из котла водогрейку не уберешь, без нее, или с пустым контуром, он без аварийной автоматики прогорит или взорвется. В-третьих, варочной поверхности в котле нет и быть не может, все тепло уходит на обогрев.

Пиролиз и газогенерация

Принцип работы пирокотла основан на явлении пиролиза – термического (при повышенной или высокой температуре) разложения веществ сложного химического состава без участия дополнительных реагентов. Попросту говоря, молекулы вещества от нагрева расщепляются на более простые и легкие части. Применительно к органике в топке это значит, что продукты пиролиза гореть будут легче, сгорать полнее и тепла дадут больше.

При чистом пиролизе распад закладки топлива происходит без доступа воздуха в специальном сосуде – реторте. Далее пиролизные газы собираются в накопитель – ресивер и по мере надобности используются. По такой схеме были построены немецкие, итальянские и французские пиролизные установки для автомобилей времен войны. Для нагрева реторты использовалось тепло выхлопных газов.

КПД чистого пиролиза не очень высок, т.к. при остывании пиролизных газов часть горючих компонент осаждается. Гореть они могут, но через карбюратор их не протолкнешь. Кроме того, перед выездом нужно было довольно долго греть реторту от постороннего источника, а в поездке не забывать поддавать газку, чтобы давление в ресивере не упало, иначе не заведешься после остановки.

У нас твердого топлива и сейчас в избытке, а тогда было вообще хоть завались, поэтому наши топливные автоагрегаты строились газогенераторными: в реактор загружались деревянные чурки, разжигались чем попало и тлели еле-еле. Тепло для пиролиза давала часть самого топлива, пиролизные газы поступали прямо в карбюратор, а при длительной стоянке просто стравливались в атмосферу.

Важным достоинством газогенераторных установок было то, что их можно было подтапливать на ходу и они работали на любом виде твердого топлива. Автору известен случай, когда водитель полуторки с едва уже дышащим газогенератором (его родной дядя) на прифронтовой дороге попал под обстрел «мессера». В реактор тут же полетели валенки, ватник, ватные штаны, ушанка. Взбодрившийся движок опять потянул как следует, и водила с машиной спаслись. На хохот однополчан водила отвечал по-солдатски философски: «Жить захочешь – и … туда сунешь!»

Современные бытовые пиролизные котлы все без исключения газогенераторные. Иначе получить КПД выше 65-70% не получается. Но название «пиролизные» отнюдь не ошибочно: более 90% вырабатываемого тепла дает сгорание пиролизных газов. Поэтому далее в тексте выражения «пиролизный» и «газогенераторный» употребляются как синонимы, кроме случаев, когда иное специально оговорено.

Примечание: по умолчанию пиролизным считается также любой котел длительного горения на твердом топливе; там большую часть тепла дает также пиролиз. В масляных приборах длительного горения ( или темном печном топливе, к примеру) более половины тепла дает сгорание испарившихся легких фракций, а самые тяжелые, тоже пригодные для пиролиза, оседают в шлам на дне резервуара. Поэтому считать масляные печки пиролизными можно только с большой натяжкой.

Как устроены пирокотлы?

На рис. показано устройство пиролизных котлов самых употребительных типов. Две верхних позиции – котлы с принудительной циркуляцией в рабочем (воздушно-газо-дымовом) тракте, т.е. с принудительной тягой. Две нижние – пиролизные котлы на естественной тяге. Разберемся вначале, что у них у всех общего, а затем перейдем к частностям.

О терминологии

У печников свой язык. Хайло, к примеру, не грубое ругательство, а устье топки специальной конструкции. На рисунках боров – горизонтальная часть дымохода. Шиберы – дроссельные заслонки, регулирующие поток воздуха/газов. Иногда для определенности воздушный дроссель так и оставляют дросселем, а шибером называют его же в газоходе/дымоходе. Применительно к пиролизным котлам газоход и дымоход различают: в дымоходе все уже прогорело до углекислого газа и воды, но еще горячее. В газоходе еще идут термохимические реакции.

Примечание: в других источниках вам может встретиться название «творило». В печном деле это не мешалка-колотушка для теста, а просто-напросто дверца с задвижкой. Вспомните: отворять, затворить. Еще у печников ход печи – это ее рабочий цикл или режим горения в ней. Т.е. двух- или многоходовая печь на самом деле двух- или многорежимная.

Общее

Общий у всех пирокотлов рабочий цикл; любой пиролизный котел работает следующим образом:

• Первичный наружный воздух поступает в камеру газификации, где тлеет топливо.
• Небольшая часть его кислорода расходуется на поддержание тления, обеспечивающего температуру газификации в 200-800 градусов.
• Пиролизные газы поступают через сопло (иногда его по-печному называют хайлом, хотя работает оно совсем не так, как хайло печи) в камеру сгорания.
• В нее же поступает вторичный воздух, и пиролизные газы горят.
• Некоторая часть пиролизных газов при наличии катализатора – частиц свободного углерода из топлива – восстанавливается до угарного газа и окислов азота, на что расходуется тепло.
• Восстановленные компоненты окисляются в камере дожигания, отдавая обратно тепло.
• Прореагировавшие дымовые газы проходят через теплообменник водогрейного регистра, а затем уходят в дымоход.
• Система терморегулирования поддерживает в камере сгорания оптимальную для полного сгорания температуру.

Примечание: не вполне забывшим химию из этого ясно – отбор тепла на этапах газификации, сгорания и догорания неизбежно резко ухудшит КПД установки и даст на выходе вредные и опасные газы. В пирокотле непрерывно крутится огромное количество тепловой энергии, и нам доступно только то, что уже не нужно для самоподдержки рабочего цикла. Самодельный пиролизный котел должен проектироваться с полным знанием и пониманием этого обстоятельства, иначе получится очень плохая и опасная печь. Если где-то увидите чертежи в теплообменником в газификаторе, камере сгорания или дожигателе – в игнор без разглядывания.

Общие для пирокотлов также режимы работы. Их всего три, см. рис.

1. Розжиг. Заслонка (дроссель, шибер) прямого хода открыта. Дымовые газы уходят прямо в дымоход – слева на рис.
2. Рабочий режим, в центре. Заслонка прямого хода закрыта, идет пиролиз. Тяга в газоходе обеспечивается либо принудительно, либо естественным образом.
3. Догрузка топлива, справа. Заслонка прямого хода открыта, но тяга в газооходе сохраняется некоторое время: он разогрет, и вентилятор, если он есть, не выключается. Пиролиз не прекращается. Догрузку нужно производить быстро – кроме того, что цена топлива вылетает в трубу, может пойти угар.

И, наконец, общими для бытовых пирокотлов является также привередливость к топливу и материалам конструкции:

Из термохимии процессов в пирокотлах следует еще один их недостаток: небольшие пределы регулировки мощности при условии сохранения высокого КПД. Форсировать котел по теплу более чем на 50% не выйдет – топливо в газификаторе вспыхнет, и КПД упадет. И снизить ее более чем вдвое тоже не получится: пиролиз затухнет, КПД опять упадет, пойдет угар. Но в средних широтах тепловая мощность систем отопления по сезону должна меняться в 10-15 раз. Так что системы отопления на пирокотлах нужно проектировать в расчете на циклический режим прогрева, и крайне желательно при этом хорошенько утеплиться снаружи ЭППС. Пиролизный котел – детище века энергосберегающих технологий, в избе с земляным полом от него толку не будет.

О материалах

Самодельщику и покупателю нужно знать, что газификатор, камеры сгорания и дожигатель без жаростойкой футеровки долго не протянут. К примеру, на широко рекламируемые и, действительно, очень дешевые котлы на естественной тяге (см. далее) «Буржуй» имеется множество нареканий: за один-два отопительных сезона под камеры сгорания прогорает, литые из чугуна колосники корежатся.

Дешевизна «Буржуя» как раз и объясняется тем, что он не футерован. А состав и технология нанесения футеровки – главный секрет любой котлостроительной фирмы. И немалая доля стоимости готового изделия.

О топливе

Предпочтительные виды твердого топлива для пирокотлов – топливные пеллеты (именно под них проектируются промышленные модели) или дрова. Пиролизный котел на угле с высоким КПД проработает, пока не выйдут все летучие, их же в каменном угле не так-то много, а в древесном почти нет. Затем пойдет простое горение углерода с печным КПД. Высокоэффективный котел длительного горения на угле должен строиться на комбинированном рабочем цикле (на совмещенном ходу), при котором закладка топлива тлеет с поверхности, пиролизный цикл совмещен с горением и происходит непосредственно на гранулах топлива.

Примечание: влажность воздушно-сухой древесины может доходить до 50% Воздушно-сухая значит, что сушилась она на открытом воздухе под навесом; попросту говоря – в поленнице. Пеллеты в заводской упаковке при длительном хранении в неотапливаемом помещении могут натянуть в себя до 30% влаги. И то, и другое для пирокотла слишком много. Довести влажность очередной закладки топлива до комнатно-сухой (8-12%) можно, использовав остаточное тепло борова. Для этого над ним оборудуют самодельную сушилку для дежурной (следующей) закладки, см. рис. По расходам на отопление сразу чувствуется. В приятную сторону.

Здесь же необходимо сказать о пиролизном масле. Оно вовсе не топливо для пиролизных котлов. Пиролизное масло – продукт чистого пиролиза отходов деревообработки: кратковременного, 5-30 с, нагрева в герметичной реторте примерно до 800 градусов. Фактически, это разжиженный древесный деготь.

Теплотворная способность пиролизного масла высока, около 40 000 кДж/кг, а зольность невелика, примерно 0,2-0,3% Стоит оно дешево. Но обводненность – более 0,5%, что для жидкого топлива плохо. И содержание серы более 1%; для бытового топлива это вообще недопустимо. Кроме того, пиромасло имеет довольно сильную кислую реакцию, т.е. разъедает и металлы, и футеровку. Поэтому сжигают его только в промышленных установках с помощью горелок особой конструкции специально под него. Вот тут замена мазута М100 пиромаслом дает до 20% экономии. Но – не дома в бытовом котле.

“Принудительные” котлы

Наддув

На рис. со схемами котлов вверху слева – котел с наддувом: вентилятор нагнетает наружный воздух в газификатор, и вторичный воздух подается в камеру сгорания тоже не снаружи, а от внутренней воздушной магистрали. Давление во всем рабочем тракте выше атмосферного. Преимущества схемы в наддувом:

1. Вентилятор – обычной конструкции, хоть компьютерный.
2. Камера сгорания может быть совмещена с дожигателем, как на схеме, т.к. всегда можно обеспечить избыток воздуха в ней в любом объеме.
3. При использовании жаропрочных спецсталей можно обойтись без футеровки, т.к. температура более 1000 градусов сосредоточена в области около сопла, а у стен – 800-900 градусов.

Но эти же достоинства не позволяют получить КПД более 82-84%. Почему? Возьмите обычный кухонный дуршлаг, переверните его и подставьте под струю воды. Через сито пройдет только ее часть, а довольно много просто скатится по выпуклой сетке – в природе все стремится уйти по пути наименьшего сопротивления. Пустим воду сильнее – через сито протекает столько же, а большая часть стекает с края.

Воздух под давлением также, во-первых, частично просто обтекает закладку топлива, а нутро ее, где самый пиролиз, получает кислорода недостаточно, причем усиливать наддув бесполезно, см. пред. абзац. Во-вторых, в камере сгорания из-за этого же оказывается воздуха не то чтобы чересчур, но многовато. Температура в самой сердцевине факела не превышает 1100 градусов, и самые тяжелые продукты пиролиза не сгорают, а улетают в трубу. Их немного, но КПД 90% и более уже не добьешься.

Чем больше тепловая мощность и, соответственно, размеры котла, тем, по закону квадрата-куба, сильнее падает КПД. Кроме того, если терморегулятор косвенного типа, по температуре воды на подаче, вся система при тепловой мощности более 30-35 кВт теряет устойчивость и может пойти враскачку. Режим сгорания, особенно на слишком влажном топливе, становится пульсирующим, что опасно, и КПД резко падает. Это резко ограничивает применение в котлах такого типа простой энергонезависимой автоматики на биметалле с механикой, см. далее. На мощность более 30 кВт приходится ставить еще и датчик в камере сгорания, дорогую термопару с платиной, и управляющий процессор. Погас свет – погас котел.

Внимание!

Особо нужно сказать об опасности угара от котла с наддувом. Во-первых, раз давление в тракте выше атмосферного, малейшая трещина даст утечку пиролизных газов в помещение. Они не всегда имеют запах, но всегда ядовиты и едки.

Во-вторых, закрытая заслонка прямого хода должна блокировать от открывания загрузочный люк, а после открывания ЗПХ блокировка должна отключаться с выдержкой времени 1-3 мин. Иначе открывшему дверцу для подгрузки топлива в лицо пыхнет теми же пиролизными газами. Т.е., и здесь необходимы электроника и термостойкая электромеханика.

Откачка

Справа вверху – котел пиролизного горения с дымососом. Давление в тракте, соответственно, ниже атмосферного. Разница с наддувом принципиальная, и понять ее поможет тот же дуршлаг под краном, но уже повернутый как надо, чашей вверх. Теперь воде деваться некуда, кроме как в отверстия сита. Откроем еще кран – уровень воды в чаше повысился, давление поднялось, через сито протискивается больше. Имеем саморегулирующуюся систему.

В котлах с дымососом закладка топлива хорошо продувается: куда воздуху труднее проникнуть, там и давление будет ниже, а тяга туда сильнее. Пиролиз идет «аж бегом». Вторичный воздух можно брать снаружи: его давление больше, чем в камере сгорания. Поэтому он, стремясь расшириться, взвихривается (тут работает сила Кориолиса), отлично перемешивается в пиролизными газами и они сгорают, развивая температуру до 1200 и более градусов.

Одно только это (вспомним формулу Карно) даст повышение КПД. Еще его повысит более полное, вследствие высокой температуры, сгорание тяжелых фракций. И появляется возможность сделать «дубовый», только на механике, терморегулятор.

В его основе – термобиметаллическая пластина в водогрейном контуре. При колебаниях температуры она изгибается. От нее идет тяга к дросселю, подпускающему в дымоход наружный воздух. Перегрелась вода – заслонка приоткрылась, мотор крутит, как и прежде, прямо от сети или UPS, но наружный воздух, с более высоким давлением, оттолкнет часть дымовых газов. Давление в газификаторе и камере сгорания повысится, наружного воздуха туда поступит меньше, и пиролиз со сгоранием поутихнут точно в такт.

КПД котлов с дымососом может превышать 90%, а мощность при 100% безопасности и надежности – 100-150 кВт. Но, во-первых, вследствие высокой температуры заметным становится каталитическое восстановление, поэтому без дожигателя никак не обойтись. И весь огневой тракт должен быть основательно отфутерован, во-вторых. В-третьих, дымосос – не вентилятор. Он должен работать при высокой температуре в химически агрессивной среде.

Отставить – внимание!

Догрузку топлива в котел с дымососом можно производить безо всяких предосторожностей. Дверцу загрузочного люка и ЗПХ можно открывать-закрывать в любой последовательности. В худшем случае, вонью шибанет, но не раскаленным ядом.

Теперь, если даже забыть открыть ЗПХ при загрузке, ничего страшного не произойдет: дымосос все равно вытянет пиролизные газы. Нужно только не забыть захлопнуть люк: через 3-4 мин такого режима пиролиз прекратится, и котел нужно будет снова разжигать.

В целом преимущества отопительных котлов с дымососом настолько велики, что большинство промышленных моделей выполняются по этой схеме. Конкурируют с ними на мощностях до 40 кВт только котлы на естественной тяге. К ним мы обратимся ниже, но прежде следует поговорить об электропитании принудительных.

Электричество и UPS

Котлы с принудительной тягой требуют электропитания. Последствия его отключения могут быть двоякими. Если естественная тяга хорошая (вертикальная часть дымохода не менее 5 м), то пиролиз перейдет в пламенное горение и котел будет греть как плохая печка. Если же естественная тяга слабая (а экономия на дымоходе позволяет компенсировать значительную часть стоимости котла), то закладка топлива через несколько минут потухнет. Но перед этим даст много угара, который неизбежно просочится в комнату. Возможно, ночью, когда все спят.

Поэтому для котлов с принудительной тягой необходим источник бесперебойного электропитания – UPS. В заводских моделях он встроенный (обязательно проверьте по техописанию перед покупкой, действительно ли?) Мастеру, решившему сделать пиролизный котел самостоятельно, нужно правильно выбрать компьютерный UPS; специализированный в разы дороже и ничуть не лучше.

«Навороченный» комп с развитой периферией потребляет что-то около 300 Вт. На хорошем UPS он протянет без сети примерно час. За это время можно, к примеру, закончить рендеринг в 3D, сохраниться на диск, отправить файл заказчику, сделать контрольную копию на DVD и распечатку. Но, если заглянуть в спцификацию UPS, там будет обозначено: «Паспортная мощность – 1 кВт». Однако киловаттный утюг от него час не погладит. Он посадит такой UPS за минуту, да еще и аккумулятор с электроникой испортить может. Почему так?

Замерим ток потребления, когда сеть появится и UPS станет на заряд. Он окажется около 4,5 А, что как раз и даст 1 кВт. И полностью посаженный аккумулятор UPS «накачается» всего за 20 мин, т.е. за 1/3 часа. Дело в том, что номинальное количество циклов заряд-разряд аккумулятора обеспечивается при соотношении времени заряда/разряда как раз 1:3. «Акумыч», рассчитанный на 10-часовой разряд (в компьютерных UPS – на часовой) нужно потом заряжать таким током, чтобы полностью «накачать» его за 3 часа. Больше или меньше – количество рабочих циклов сокращается, а стоит аккумулятор для UPS недешево.

Поэтому выбирать UPS для котла по паспортной мощности нужно с трехкратным запасом. К примеру, вентилятор дымососа – 100 Вт. Считаем за 300. Держать мотор UPS должен до полного сгорания закладки топлива; допустим, 10 час. Тогда компьютерный UPS нужен на 3 кВт. В специализированном аккумулятор рассчитан на 10-24 час разряда; такие дешевле сами по себе. Но сам UPS все равно будет раза в полтора дороже компьютерного на 3 кВт. Это, скажем прямо, деньги «за звездочку».

Примечание: отключать звуковую сигнализацию UPS не нужно. Противно, особенно сквозь сон, но безопаснее будет.

Естественные

Пиролизные котлы на естественной тяге предпочтительнее принудительных на мощностях до 25-30 кВт. Они, естественно, дешевле, а проигрыш по КПД в 5-10 процентных пунктов по расходам на отопление при таких мощностях почти не чувствуется, но зато не требуется электропитание. Только нужен дымоход с хорошей тягой, высотой не менее 5-6 м. Если планируется установка котла взамен старой голландки или утермарковки, то котел на естественной тяге – оптимальный вариант.

Однако и здесь нужен выбор из двух различных типов. Первый (слева внизу на рис. со схемами котлов) – с раздельной подачей первичного и вторичного воздуха. Второй (там же справа) – с единым воздушным потоком.

Раздельная подача

Котел с раздельной подачей воздуха кое в чем похож на принудительный в наддувом: интенсивность пиролиза не максимальная, температура в камере сгорания – до 1000 градусов, поэтому можно обойтись спецсталями без футеровки. Камера сгорания совмещена с дожигателем. В целом конструкция проста; КПД – до 80%, но причина уже другая.

Без автоматики, отслеживающей и регулирующей подачу воздуха, оптимальное соотношение подачи первичного и вторичного воздуха достигается только где-то посередине всего времени выделения летучих компонент из топливной массы. Такой автоматикой снабжаются серийные модели; заодно она держит наилучшее соотношение первичного и вторичного воздушных потоков не только по мере выгорания, но и в зависимости от свойств загруженного топлива, поэтому автоматизированные котлы с раздельной подачей воздуха всеядны, а КПД их доходит до 86%. Отключение автоматики вследствие пропадания сети или ее поломки не страшно, просто КПД упадет до 70-75%, а котел можно эксплуатировать без ограничений до ремонта.

Один поток

Котел с единым воздушным потоком сложнее: камера сгорания и дожигатель разделены, нужна качественная футеровка. Так нужно, потому что воздух на пиролиз и сгорание распределяются в пиролизной камере естественным образом: топливная масса берет себе, сколько нужно для пиролиза, а остальное проскакивает мимо нее в камеру сгорания. На расчетном сорте топлива однопоточные котлы дают КПД до 87%

Котел на одном потоке требует точного расчета и/или долгой доводки опытного образца. Он критичен не только к параметрам данной закладки топлива, но и к его сорту. Однопоточные котлы чаще всего рассчитываются на пеллеты, но, для удаленных местностей с «никакой» торговой инфраструктурой и ненадежным электропитанием некоторые производители делают и дровяные котлы.

Самодельную конструкцию можно сделать двух- или многотопливной. Для этого нижнюю плиту футеровки нужно сделать сменной, с разными наборами отверстий для первичного воздуха и соплами для вторичного. Но каких трудов будет стоить ее доводка до КПД хотя бы в 80% – на ночь глядя лучше не думать.

Двухконтурные

Отопление без ГВС – нонсенс. Котлы промышленного выпуска, за редчайшими исключениями – двухконтурные. Проектируя же самодельный пиролизный двухконтурный котел, нужно, во-первых, решить, будет ли контур ГВС полнопоточным или с накопителем, во-вторых, циркуляция в ГВС будет принудительной или термосифонной, в третьих, куда засунуть змеевик-теплообменник.

Первая задача однозначно решается в пользу накопительной системы. И дело не только в том, что тратить топливо, которое денег стоит, на непрерывный подогрев воды, которой пользуются нерегулярно, неразумно. Скорее, дело в том, что воду в полнопоточной домашней ГВС уберечь от вскипания без сложной и дорогостоящей автоматики невозможно. А вскипание ГВС большого объема – серьезная авария с риском для жизни.

Вторая задача также однозначно решается в пользу термосифонно-накопительной системы. Циркуляционный насос требует электропитания. Нет сети – нет горячей воды в кране, и змеевик может закипеть. Это уже не грозит тотальным ошпариванием, но котел чинить придется, что дорого.

Третья задача решается просто: змеевик устанавливают в отопительный контур там, где температура теплоносителя в нем составляет 80-90 градусов. Это выход подачи (справа внизу на рис. со схемами котлов). Так абсолютно исключается вскипание. Но в таком случае система должна быть не сливной, т.е. заполнена антифризом и с закрытым (мембранным) расширительным баком. По эксплуатационным расходам такая дешевле водяной, но ее монтаж и начальная заправка гораздо дороже.

Второй вариант показан на рис. Здесь теплообмеенник ГВС установлен в глухом отсеке между верхом пиролизной камеры и противоточного дожигателя. Вскипание не исключено, поэтому накопитель ГВС должен быть большого объема, от 5 л на киловатт общей тепловой мощности. В таком случае вскипание воды в змеевике обойдется противным бурчанием бака ГВС и паром из его горловины, которая непременно должна быть с дренажным отверстием.

О теплообменниках

Есть две системы теплообменных регистров водогрейных котлов: огнетрубная и водотрубная. В огнетрубной системе дымогарная труба (трубы) проходит прямо сквозь водяной бак. Технологически это проще, поэтому самодельные пиролизные печки с водогрейкой часто делают по огнетрубной схеме, и это плохо.

Для эффективного нагрева воды, и высокого КПД котла, разность температур между газами в трубе и теплоносителем должна быть как можно больше. Если не нужно давление в системе выше атмосферного, то при воде в 90 градусов внутри трубы должно быть не меньше 600. Вывод? Быстро прогорит. Моряки, которым в паросиловых установках нужно не менее 4-5 ати, от огнетрубных котлов отказались еще в конце XIX в.

Водотрубный регистр сделать сложнее: нужны как минимум два бака-накопителя, на подачу и обратку, в которые нужно вварить тесный пучок из многих труб, чтобы дымовые газы как следует запутались в этом лабиринте и хорошо отдали тепло, прежде чем вылетят в трубу. Но теперь необходимый для хорошего теплообмена высокий температурный градиент работает на нас: в паровозном котле на 13 ати внешняя, контактирующая с дымовыми газами, поверхность водяных трубок нагрета всего до 400 градусов. А в бытовом отопительном без избыточного давления хватит и 200, чтобы можно было говорить о КПД более 80%. Вывод? Можно применять обычную конструкционную сталь.

О камерах и соплах

Существенно снижают КПД котлов углы с газификаторе и камере сгорания, именно по углам тепло очень любит удирать без пользы. Вспомните – неотапливаемое помещение обмерзает прежде всего по углам. Поэтому газификатор, камеру сгорания, а лучше всего и дожигатель, нужно делать покруглее. Промышленные котлы большой мощности все целиком выполняют округлыми, см. рис.

Под газификатора в котлах с принудительной тягой нужен сужающийся, чтобы закладка топлива постепенно оседала туда, а зона пиролиза оставалась на месте. В котлах на естественной тяге под плоский с колосниковой решеткой и зона пиролиза плавающая, это одна из причин, почему их КПД ниже.

Теоретически идеальная конфигурация поперечного сечения сопла – круг. Но такое сопло склонно к засорению золой, а частая прочистка не идет на пользу футеровке. Поэтому сопло выполняют в виде продольной щели; от КПД это отнимает всего 1-3 процентных пункта.

О печах из баллона

Округлость емкости для бытового сжиженного газа побуждает к мысли сделать из газового баллона пиролизную печь или котел. Ведь самодельщику очень сложно изготовить округлое изделие из листового металла толщиной не менее 5-6 мм, что необходимо для огневых частей. А толщина стенок баллона вроде подходящая.

К сожалению, не выйдет. Баллоны для бытового газа изготавливаются из обычной конструкционной стали, не обладающей ни жаропрочностью, ни химической стойкостью даже при комнатной температуре. Единственно, для чего корпус баллона пригоден – топливный резервуар для масляной печи на отработке.

Но баллон для пиролизного котла все-таки может пригодится, а именно – как накопитель горячей воды для дачной или банной ГВС. Его небольшой объем в данном случае на руку – быстро нагреется, и на двоих-троих хватит, чтобы ополоснуться под душем после дня полевых работ. А округлая форма хорошо удержит тепло при самой примитивной теплоизоляции.

Пиролиз в кирпиче

Пиролизная с водотрубным теплообменным регистром показана в разрезе на рис. Мелкие зелененькие стрелки – подача первичного и вторичного воздуха по воздушным магистралям из стальных труб с мелкими отверстиями, но наддув и дымосос не нужны; воздух и туда, и туда берется наружный. Кирпичная пиролизная печь дает КПД до 90% на естественной тяге.

Достигается это за счет большой тепловой инерции кирпичной кладки. Оптимальная температура как газификации (боковые камеры), так и сгорания (камера сгорания – посередине) поддерживаются независимо от случайных колебаний интенсивности термохимических процессов. Та же тепловая инерция кирпича-теплоаккумулятора позволяет печи самой подстраиваться под конкретное топливо. Поэтому не нужен и дожигатель.

Кроме того, двухкамерная печь еще и «двуядная»: в камеры можно закладывать разные сорта топлива. Закладки будут сгорать с разной скоростью, только и всего. Или можно одно и то же топливо загружать в обе камеры со сдвигом по времени; тогда печь точно никогда не выстудится. Наконец, прогрев печь, можно давать закладку на 1/5 часть мощности, а форсировать по теплу можно вдвое и более, что дает необходимый диапазон регулирования мощности без автоматики и электропитания.

Наверное, таких замечательных печей можно построить много, а производители котлов только давят рекламой? Вовсе нет. Инженерной методики расчета кирпичных пиролизных печей разработать пока не удается. Каждая – плод раздумий, трудов или просто удачи мастера-печника, умеющего сложить пиролизную печь. Стоимость готового прибора – соответствующая.

Самодельщикам можно дать только самые общие рекомендации:

• Кладка огневой части – только из шамотного кирпича; на рисунке выделено светлым.
• Полная перевязка швов как в каждом ряду, так и между рядами.
• Половинки и трехчетверки – только готовые, с равномерно обожженной со всех сторон поверхностью; сердцевина каждого кирпича должна оставаться внутри.
• Швы в однородной кладке – 3 мм; между шамотом и красным кирпичом и любым кирпичом и сталью – 6 мм.
• – глиняный средней жирности и текучести (сметанообразный); глина и песок – 1:1.
• Песок – чистый белый кварцевый просеянный и прокаленный, горный, карьерный или овражный, с угловатыми или шероховатыми гранулами. Окатанный речной песок не годится.

Возникают эти ограничения из-за опасности образования микротрещин, незаметно выпускающих в помещение угар и пиролизные газы. А склонность печи к микротрещиноватости обусловлена большими тепловыми напряжениями в ее теле. К примеру, округлый речной песок будет сцепляться с глиной на порядок хуже, чем шершавый. Уширение швов кладки ради упрощения порядовки даст концентрацию тепловых напряжений на них, и – те же трещины, и т.п.

Напоследок – печь 007!

«Суперпечка» не согревает граммом угля новорусский особняк. Она изготовлена на скорую руку из консервных банок разного диаметра, вставленных одна в другую, см. рис. Отверстия не обязательно должны быть круглыми и расположенными равномерно по высоте и окружности; их можно просто пробить лезвием ножа. В верхние отверстия во внутренней банке затягивается воздух, в котором хорошо догорают отходящие от тлеющей топливной закладки пиролизные газы, так что печка эта с полным правом пиролизная.

Охотники, рыболовы, туристы, бойцы, прошедшие курс выживания, давно знают эту конструкцию как печку-щепочницу. Широким кругам она стала известна как «печка Бонда», когда агент 007 в какой-то из серий бондианы с ее помощью спас жизнь себе и хорошей героине.

Кто там тогда бондил, Шон Коннери, Питер О’Тул, Пирс Броснан или кто-то еще, не упомнишь уже. Но щепочница (в которой, кстати, хорошо горят также веревки и тряпье) реально спасла жизнь многим и многим: на ней можно обогреть двухместную палатку или шалаш, а заодно сварить кашку из концентрата или ушицу.

Так что пиролиз – удел не только сложнейших агрегатов, разработанных и сделанных с применением высоких технологий. Он и просто так может выручить, имейте в виду.

Видео: пиролизный котел-буржуйка в работе