Пиролизная печь своими руками

Уже давно не секрет, что сжечь дрова и другие виды твёрдого топлива можно гораздо более эффективным способом, чем это происходит в обычной «буржуйке». Печи, в которых применяется эта волшебная технология, называются газогенераторными или пиролизными. Устройство их является достаточно сложным, но существуют упрощённые версии, вполне доступные для самостоятельного изготовления. Как и из чего можно сделать пиролизную печь своими руками в домашних условиях — об этом пойдёт речь в данном материале.

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.

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.

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.

Виды пиролизных печей


Агрегаты, работающие по описанному принципу, можно разделить на две категории: с полной и частичной газогенерацией.

Печи с полным циклом газогенерации

Именно такой прибор был описан в первом разделе. Его изготовление в условиях домашней мастерской — достаточно сложный и дорогостоящий процесс. Из-за высокой температуры в топке делать её приходится из жаропрочной легированной стали, которая обходится недешево.

Но самая главная трудность в другом: скорость выделения древесного газа постоянно меняется и для слежения за этим процессом нужна хитрая и дорогая электроника, которая в зависимости от условий внутри печи регулирует подачу первичного и вторичного воздуха. Таким образом, самостоятельно пользователь может изготовить только стальной корпус печи, все остальное — систему подачи воздуха, контроллер, катализатор-дожигатель — придётся покупать.

Печи с частичной газогенерацией и схемы

Самые разнообразные версии таких агрегатов постоянно разрабатываются как солидными компаниями, так и народными умельцами.

Продукция первых выходит в свет под марками с благозвучными названиями вроде «Профессор Бутаков», Breneran, Bullerjan и др., вторые обозначают свои детища более прозаически – «печь Бубафоня», «Слобожанка», «Печь-ракета» или просто «масляная печь из баллона для гаража».


Среди них есть конструкции как с раздельным, так и с совмещённым дожиганием. Подобную установку нельзя назвать полноценным пиролизным агрегатом, но кое-какие конструктивные элементы для дожигания древесного газа в ней все же предусмотрены. При этом разработчики полностью отказываются от принудительной подачи воздуха, так что печи получаются энергонезависимыми. Одну из них мы научимся изготавливать самостоятельно.

Конструкция, устройство и принцип действия самодельной пиролизной печи

Упрощённый вариант газогенераторного прибора отличается от полноценного следующими особенностями:

  1. Камера дожигания расположена не снизу, а сверху, поэтому древесный газ поступает в неё самотёком. Реализовано это следующим образом: верхняя четверть внутреннего пространства печи отделена перфорированной горизонтальной перегородкой, не доходящей до передней стенки на 20—25% длины топки. Таким образом, большая часть дымовых и пиролизных газов будет отклоняться вперёд и мы получаем печь с передним горением, которой довольно легко управлять. Нижняя четверть внутреннего пространства будет играть роль зольника — она отделяется от топки колосниковой решёткой.
  2. Первичный воздух поступает в топку за счёт естественной тяги. Для этого в стенке печи имеется отверстие с регулируемой заслонкой — поддувало.
  3. Воздух в камеру дожигания отдельно не подаётся — он забирается из топки.
  4. Тяга ограничивается установленной в дымоходе шиберной заслонкой, которая имеет вырез определённой площади. В момент растопки печи эта заслонка полностью открывается.

Важной особенностью печей с такой конструкцией является сравнительно низкая температура в топке — при условии использования древесного топлива она составляет всего 550–650 градусов. Благодаря этому, значительно снижаются требования к материалу печи — даже топку можно изготовить из конструкционной — без легирующих добавок — стали толщиной всего 4 мм. Правда, в этом случае печь нельзя будет топить углем, так как она быстро прогорит (уголь горит при температуре 800–900 градусов).

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).

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.

Не стоит применять высокоуглеродистую сталь, например, марки Сталь 45. Из-за высокой температуры она может упрочниться, потеряв при этом пластичность (такое явление называется закалкой). Приемлемый вариант — стали марок от Ст3 до Сталь 20.

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.

Подготовительные работы

Перед тем как приступить к изготовлению самодельной пиролизной печи, стальной прокат нужно нарезать на заготовки. Сделать это можно в домашней мастерской, воспользовавшись болгаркой, однако, рациональным такой способ назвать нельзя.

Быстрее и выгоднее будет оплатить раскрой на металлобазе, где прокат приобретался. Там имеются мощные гильотинные ножницы, газовые резаки и другое оборудование, при помощи которого заготовки будут выполнены в кратчайшие сроки и с максимальным качеством. Заказчику останется только зачистить заусенцы на кромках при помощи болгарки.

Поскольку агрегат получится довольно массивным, правильнее всего собирать его прямо на месте установки. Соответственно, до начала работ его (место) нужно подготовить. Делают это так:

  1. На полу выкладывают основание из кирпича или другого несгораемого материала. Его длина и ширина должны быть не менее, чем на 600 мм больше соответствующих размеров печи, то есть вынос основания с каждой стороны должен составлять хотя бы 300 мм.
  2. В котельной основание должно быть расположено таким образом, чтобы после сборки печи между ней и ближайшей стеной оставалось расстояние минимум в 1 м. Эту величину допускается уменьшить до 0,85 м в том случае, если на стене имеется несгораемая штукатурка толщиной от 25 мм.

Можно предложить и такой вариант огнестойкого покрытия для стены: на керамических подкладках к ней прикручивается стальной лист, так что между ним и стеной остаётся зазор в несколько сантиметров; при этом нижняя часть листа не должна доходить до пола на 7–10 см. Нагревшийся от печи лист будет передавать тепло воздуху в зазоре между ним и стеной; тот будет устремляться за счёт конвекции вверх, подсасывая снизу холодный воздух. Таким образом, благодаря этому простому приёму мы получим дополнительный конвектор.

Пол перед печью в радиусе 1,2 м от центра топки должен иметь несгораемую защиту. Она состоит из стального листа толщиной от 1,5 мм (можно применить кровельное железо) и уложенного под него листа асбеста или базальтового картона.

Как сделать пиролизную печь своими руками: пошаговая инструкция

Подготовив все необходимое, можно приступать непосредственно к изготовлению теплогенератора:

Предварительно нарезанные заготовки из уголка сваривают в каркас. Вертикальные элементы (стойки) должны иметь длину 1 м или чуть больше, длина горизонтальных перекладин зависит от размеров печи. Каркас необязательно делать сварным — сгодится и болтовое соединение. Но в таком случае конструкция окажется менее прочной.

При изготовлении передней стенки на этапе раскроя в ней должны были выполнить два проёма один — для закладки топлива, второй — для удаления золы. Проёмы должны закрываться дверцами, поэтому в соответствующих местах на передней стенке нужно приварить петли и крючки для фиксации дверных засовов.

Далее из вырезанных на подготовительном этапе заготовок нужно сделать дверки. К заготовкам прикрепляют при помощи заклёпок засовы и приваривают петли. Также необходимо приварить шинки в 10 мм шириной, благодаря которым дверки будут закрываться более плотно.

На внутренней стороне каждой из боковых стенок нужно приварить по два уголка, на которые впоследствии будут укладываться колосниковая решётка (её можно сварить из арматуры) и перфорированный под, отделяющий топку от камеры дожигания.

Уголки следует расположить таким образом, чтобы камера дожигания и зольник занимали по ¼ всей высоты внутреннего пространства.

Далее в любую из боковых стенок на уровне верха топочной камеры нужно врезать поддувало с заслонкой. Оно изготавливается из короткого отрезка трубы диаметром 50–60 мм. Просверлив в поддувале отверстия диаметром 8,5 мм, в него нужно вставить ось заслонки, выполненную из арматуры диаметром 8 мм. С одной стороны ось должна выступать на достаточную длину — после сгибания её хвостовик будет выполнять функцию ручки.

Остаётся приварить к оси стальной диск, диаметр которого соответствует внутреннему диаметру поддувала. Чтобы заслонка не могла двигаться самопроизвольно, её рукоятку нужно оснастить пружинным или резьбовым фиксатором.

В крышке печи при раскрое заготовок должны были выполнить отверстие под дымоход.

Сборка конструкции

Когда все стенки будут готовы, их нужно последовательно приварить к каркасу. Начинают с днища, затем приваривают переднюю, заднюю и боковые стенки. Далее в печь укладывают колосниковую решётку с перегородкой и приваривают к ней крышку. Перегородка, отделяющая камеру дожигания, должна иметь отверстия общей площадью примерно 7% от всей площади детали. Кроме того, между её краем и передней стенкой печи должен оставаться просвет примерно в четверть длины топки.

Для подключения печи к дымоходу в отверстие крышки нужно вварить отвод диаметром 110–120 мм с углом поворота 90 градусов. Далее к нему присоединяется горизонтальный участок длиной 0,8–1 м — так называемый боров. Для данной печи это очень важный элемент: он задерживает выход газов из камеры дожигания, позволяя им сгореть в полном объёме.

В конце горизонтального участка следует установить заслонку (шибер), выполненную по тому же принципу, что и заслонка поддувала. Только у шибера диаметр должен быть несколько меньше внутреннего диаметра трубы — примерно 90–95 мм, а кроме того в нём вырезается сектор с центральным углом в 90 градусов, то есть ¼ диска.

Данная печь работает в низкотемпературном режиме, поэтому в её дымоотводящем канале обильно образуется едкий конденсат. Если агрегат подключается к уже существующему кирпичному дымоходу, следует выполнить гильзовку последнего трубой из нержавеющей кислотоупорной стали. Этот же материал используется и в том случае, если дымоход возводится с нуля. Сначала к борову присоединяют тройник, ориентируя его таким образом, чтобы один патрубок смотрел вниз, другой — вверх. К нижнему патрубку приваривают несколько шпилек, на которые будет одеваться заглушка — это будет конденсатоприемник. Для сброса конденсата нужно врезать в заглушку патрубок с резьбой и установить на него шаровой кран. К верхнему патрубку тройника присоединяется дымоотводящая труба. Она должна быть очень хорошо утеплена, иначе тяга из-за низкой температуры дымовых газов (всего 120 градусов) окажется слишком слабой.

Обратите внимание! Образующийся при работе данной печи конденсат не только едок, но и крайне ядовит. Очень важно предотвратить его попадание в помещение. Все стыки дымохода должны быть тщательно герметизированы высокотемпературным герметиком, ещё лучше — установить трубу снаружи, соединив её с боровом через отверстие в стене.

Варианты изготовления печи

Конструкцию печи можно усложнить, превратив её в конвектор. Для этого её оснащают вертикальными трубами диаметром от 60 до 100 мм, 2/3 диаметра которых должны находиться внутри топки. Чтобы увеличить площадь контакта труб с высокотемпературной зоной печи, их делают изогнутыми.

Обратите внимание! Диаметр труб подобран с учётом вязкости, теплоёмкости и теплопроводности воздуха. Применение более тонких воздуховодов даже при увеличенном их количестве приведёт к ухудшению характеристик конвектора.

Снаружи теплогенератор можно обшить защитным кожухом. Тогда его температура при работе печи в режиме газогенерации не превысит 50–55 градусов. Воздух, исходящий из труб, будет иметь температуру 60–70 градусов.

Самодельную пиролизную печь можно оснастить катализатором, также изготовленным самостоятельно. Хорошим материалом для него является нихром. Можно сделать и керамический катализатор, взяв за основу кирпич или трубку из обожжённой глины. Оксид переходного металла, например, марганца, или элемент из группы платиноидов наносится на него так:

  1. Соль металла (она не должна быть устойчивой к воздействию высоких температур) растворяют в воде, после чего этим раствором пропитывают керамическое основание.
  2. Далее будущий катализатор сушат при температуре 160–200 градусов.
  3. Теперь деталь нужно прокалить на открытом воздухе, разогрев до температуры в 600–800 градусов.

Наиболее доступной солью платины является гексахлороплатинат аммония, для изготовления марганцевого катализатора можно применить нитрат марганца, а ванадий легко получить из ванадата аммония.

Эксплуатация и обслуживание печи

Запуск в работу печи с частичной газогенерацией осуществляют следующим образом:

  1. На колосниковую решётку укладывают порцию быстропрогорающего топлива — тонкие ветки, щепки, пеллеты или даже картон. Полностью открыв шиберную заслонку и поддувало, поджигают горючее и закрывают дверцу топки.
  2. После того как топливо превратится в угли (следить за горением можно через поддувало), на него укладывают несколько сухих поленьев. Если имеется большой чурбак, колоть его не нужно — можно укладывать как есть, при условии, что он помещается в топке.
  3. Закрыв дверцу, печь переводят в режим газогенерации: полностью закрывают шиберную заслонку и прикрывают поддувало, регулируя с его помощью мощность печи. Напомним, что в шибере имеется вырез, благодаря которому дымоход наглухо не перекрывается.

В пиролизных печах зола образуется в очень незначительных количествах, поэтому её удалением владельцу приходится заниматься сравнительно редко — раз примерно в 7–10 дней. Однако, нужно учесть, что у печей с частичной газогенерацией дымоход и топка очень быстро зарастают сажей. Вот её приходится удалять сравнительно часто — тоже примерно раз в 10 дней. Сильно запускать агрегат не стоит: сажа и смола уменьшают просвет дымоотводящего канала, препятствуют передаче тепла стенкам печи и при значительной толщине слоя могут вспыхнуть и стать причиной пожара.

Не нужно удалять сажу выжиганием. Эта затея также может привести к пожару, а, кроме того, если печь изготовлена из обычной (конструкционной) стали, её может повести от высокой температуры. Лучше просто соскрести нагар шпателем, щёткой или специально изготовленным для этой цели скребком.

Дымоход прочищают через конденсатоприемник, предварительно сняв с него заглушку.

Видео: пример изготовления простой пиролизной печи

Настоящий пиролизный теплогенератор даже для опытного «самоделкина» — весьма и весьма крепкий орешек. Потребуются не только дорогие высококачественные материалы, но и устройства, изготовить которые в домашней мастерской просто невозможно. Тем не менее совсем отказываться от этой идеи не стоит: народными умельцами было придумано немало печей с простой и доступной для самостоятельного изготовления конструкцией, которые не выбрасывают пиролизный газ в трубу, а сжигают его с пользой для дела. Целью данной статьи было познакомить читателя поближе с одной такой моделью и научить изготавливать её своими силами. Надеемся, что эта задача нами была выполнена.

Источник: ultra-term.ru

Пиролиз

Не все знакомы с понятием «пиролиз». Этот процесс – термическое разложение органического вещества (когда не хватает кислорода) на пиролизные газы и твердые остатки. При высокой температуре происходит смешение пиролизного газа с кислородом, в результате чего полностью сгорает и сам газ, и органическое вещество, в нашем случае – топливо.

Если после первого этапа убрать твердые остатки, фактически будет обеспечен процесс изготовления угля. Однако нас интересует процесс в целом, рассматривая его в качестве системы отопления.

Устройство

Как выглядит, можно посмотреть на фото. Классическая пиролизная печь предусматривает две камеры. Одна используется для топлива, герметично закрывается, чтобы кислород не попал внутрь. Дрова поджигаются вручную или горелкой. Полученный газ (азот со смесью водорода, метана, угарного и углекислого газа) переходит во вторую камеру, в которую подается кислород для улучшения горения. Разделение камер осуществляется колосником с уложенными брикетами.

Вторая камера может быть совмещена с дымоходом. Может функционировать при помощи герметичных заслонок, учитывая естественную тягу, или же с применением вентилятора.

Схема пиролизного котла
Схема работы пиролизного котла

Для извлечения твердых остатков используется реторта, представляющая собой круглую часть корпуса. В нее закладываются дрова, снизу достается уголь, кокс.

В чем отличие пиролизной печи от обычной? В ней топливо сгорает не сразу, проходит два этапа, оставляя после себя газ и твердые остатки. Последние тоже сжигаются, что увеличивает количество вырабатываемого тепла. В результате всех этих процессов от дров мало что остается – немного золы. Поэтому чистка печей требуется довольно редко – иногда достаточно одного раза в неделю.

Топливо

В пиролизной печи может использоваться два вида твердого топлива: дрова или пеллеты. Его влажность может достигать 50%. Топливо должно быть влажно-сухим – сушить нужно на открытом воздухе, под навесом. Необходимо учитывать, что пеллеты в заводской упаковке способны увеличить свою влажность до 30%, если хранятся в неотапливаемом помещении.

Топливо для пиролизных печей
Топливо для пиролизных печей

Примечание: Для применения в пиролизных печах рекомендуется довести уровень влажности топлива до 12%. Чтобы достичь такого показателя, можно использовать сушилку, сделанную своими руками.

Не нельзя не отметить пиролизное масло. Оно представляет собой продукт процесса нагрева до 800 градусов на короткий период – до 30 с. По сути, пиролизное масло – разжиженный древесный деготь. Оно характеризуется высокой теплотворной способностью, однако содержит много серы, как для бытового топлива, разъедает металлы. Его используют в промышленных масштабах.

Преимущества

Выделим основные достоинства, которыми обладает пиролизная печь:

  1. Высокий КПД – до 85%. Если сравнивать с обычными печами, это очень хороший показатель.
  2. Быстрый нагрев топлива. Достижение комфортной температуры в помещении за короткий промежуток времени.
  3. Экологичность. Продукты сгорания содержат вредные вещества в крайне малой дозировке. Поэтому такие печи называют бездымными: отсутствует сажа, чистый дымоход.
  4. Экономичность работы. Обеспечивается за счет продолжительного и полного сгорания топлива.
  5. Широкий диапазон тепловой мощности. Печь способна функционировать в диапазоне от 5 до 100%.
  6. Может применяться разное топливо, кроме рекомендованных видов: автомобильные покрышки, мусор, сырые дрова и прочие.
  7. Не нужен постоянный контроль. Топливо загружается раз в сутки, а золу можно выгружать гораздо реже.
  8. Можно сделать своими руками. Достаточно составить правильную схему, сделать чертеж, по которому можно реализовать задачу.
Мощный пиролизный котел
Мощный пиролизный котел

Недостатки

Пиролизная печь имеет и недостатки:

  • Требуется место для хранения топлива и поддержания его влажности на необходимом уровне.
  • Большие габариты. Требуется относительного много места для размещения.
  • Если сжигаются отходы, запах присутствует. Для таких случаев рекомендуется использовать вентиляционную систему.
  • Конденсат накапливается в дымоходе, выходном канале. Для него в конструкции обычно предусматривается накопитель, а выходную трубу и дымоход делают большего сечения.
Габаритные пиролизные котлы
Габаритные пиролизные котлы

Учитывая все преимущества и недостатки, пиролизные печи вполне могут составить должную конкуренцию иным источникам тепла.

Безопасность

Пиролизная печь своими руками – это вполне реально, однако важно сделать подробный чертеж, а также иметь навыки работы со сварочным аппаратом. Поскольку образование газа происходит неравномерно, требуется обеспечение мониторинга за соотношением газа и кислорода. Для этого используется электроника, которая отслеживает процессы. Одна камера формирует давление, другая – создает баланс состава топливовоздушной массы. Этим и отличаются конструкции, изготовленные на заводе и своими руками.

Безопасные модели пиролизных котлов
Безопасные модели пиролизных котлов

Примечание: Поскольку процесс пиролиза не является регулируемым, он нуждается в применении электронной системы. Для возведения печи своими руками следует использовать качественные материалы.

Небольшая пиролизная печь, которую можно использовать в гараже

Создание

Для работы своими руками потребуются инструменты:

  • дрель;
  • болгарка, отрезные и шлифовальные круги;
  • сварочный аппарат и электроды;
  • металл толщиной 4 мм (достаточно 7,5 м2);
  • огнеупорный кирпич (10–15 шт.);
  • вентилятор;
  • датчик температуры;
  • колосники;
  • трубы круглого и прямоугольного сечения;
  • две дверки;
  • стальная полоска.
Самодельный котел пиролизного типа
Самодельный котел пиролизного типа

Конструкция

Мощность определяет габариты конструкции. Процедура создания своими руками включает такие операции:

  • сварка двух камер и стального корпуса;
  • создание фундамента из кирпича;
  • создание отверстий, организация подачи воздуха в камеры;
  • вырезка окна камеры, установка двери;
  • в выводящую трубу вставляется вентилятор;
  • стенки котла вырезаются из листовой стали и профилированной трубы (для ребер жесткости) с использование болгарки;
  • в передней стенке создается отверстие, учитывая размеры дверцы;
  • для создания емкости для воды используется листовая нержавеющая сталь;
  • теплообменник делается своими руками из комплекта водопроводных труб.
Пиролизный котел самостоятельного изготовления
Пиролизный котел самостоятельного изготовления

Сборка

Собирать конструкцию своими руками необходимо по чертежам и на месте эксплуатации. После укладки фундамента устанавливаются внутренние стенки, зольный отсек. С помощью сварки собираются элементы конструкции.

Пиролизная печь на природе
Пиролизная печь на природе

Осуществляется сборка теплообменника, камер, колосников. Устанавливаются наружные ребра жесткости и стенки, верхняя плита. Осуществляется монтаж емкостей для воды. Между стенками засыпается песок (его предварительно прокаливают, чтобы избавиться от органических составляющих), который будет аккумулировать тепло и предотвращать перегрев конструкции.

Простая конструкция пиролизной печи
Примитивная конструкция пиролизной печи

Устанавливаются дверцы камер. Осуществляется подключение к контурам емкости с водой. Конструкция из металла, выполненная своими руками, готова к эксплуатации.

Схема пиролизной печи

Источник: OPechi.com

Особенности пиролизной печи и её применение

Пиролизные печи называются печами длительного горения. Сгорание твёрдого топлива в них происходит без доступа кислорода: летучие газы сначала насыщаются мелкой фракцией древесины, а затем дожигаются при высокой температуре (от 450 оС), смешиваясь с остаточным воздухом во второй камере. Топливо и газ сгорают практически полностью, обеспечивая высокий КПД (до 85—95%).

Печь такого действия устанавливают в гараже, на даче, в своём доме и в любом небольшом помещении, где необходимо долгосрочное отопление. Устройства просты в эксплуатации и дают максимальный объём тепла при существенной экономии топлива. При этом твёрдый материал перерабатывается практически полностью: сжигаются газ и угли, поэтому дым, сажа и зола почти не образуются. Этот принцип действия актуален для всех моделей пиролизных печей, но разные конструкции могут отличаться характеристиками, внешним видом и внутренним строением.

Преимущества и недостатки

Отопительное устройство отличается эффективностью и экономичностью, но также имеет и ряд особенностей. Сделать правильный выбор позволяет знание плюсов и минусов пиролизных печей. Положительные особенности этих устройств выражены в следующем:

  • КПД до 95%, быстрый нагрев;
  • минимальный процент дыма и сажи, экологичность;
  • отсутствие необходимости постоянного контроля (топливо загружают раз в сутки);
  • применение разного вида топлива;
  • доступность сборки и монтажа печи своими руками.

Основной недостаток эксплуатации такой печи — необходимость правильного хранения дров, подбирая оптимальный уровень их влажности. В противном случае материал не будет эффективно сгорать, ведь влажные пары не позволят газу переработаться.

При сжигании отходов (сырая древесина, покрышки авто, производственный мусор) присутствует неприятный запах, поэтому рекомендуется использовать только чистое и качественное топливо, или дополнительно устанавливать в помещении систему вентиляции. А также стоит учесть, что в дымоходе образуется конденсат, для сбора которого предусмотрен специальный накопитель. Выходная труба и дымоход имеют больший диаметр, чем накопитель, поэтому важна правильная установка печи.

Виды печей длительного горения

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

Таблица: классификация пиролизных печей

Фотогалерея: разнообразие агрегатов отопления

По способу передачи тепла агрегаты разделяются на модели:

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

Как выбрать вариант печки

Сначала определитесь:

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

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

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

Конструктивные элементы

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

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

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

Все элементы конструкции взаимосвязаны, обеспечивая эффективную работу пиролизной печи.

Чертежи, размеры и расчёт

Сделать своими руками небольшую печь для обогрева гаража или другого пространства можно с помощью подручных материалов.

Обязательным этапом является создание чертежа или схемы будущей конструкции. Для этого нужно определить форму и размеры корпуса, вариант расположения камер. После этого проводится расчёт мощности, достаточной для обогрева помещения. Параметры определяют следующим образом:

  • предположим, что для отопления помещения при самой низкой наружной температуре требуется 10 кВт тепла. Определяем необходимую мощность печи в режиме обычного 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. Например, оптимален сухой бук;
  • рассчитываем объём топливной закладки, которая сможет обеспечить требуемую мощность. 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 объём: V = 24,17 / 620 = 0,039 м3 = 39 л;
  • рассчитываем объём топки. Коэффициент загрузки топки в среднем составляет 0,63. Она должна иметь объем: Vт = 39/0,63 = 61,9 л.

Сделать чертёж или технический рисунок изделия можно самостоятельно, учитывая форму и особенности печи. За основу берётся готовое изображение подходящего агрегата.

Инструменты и материалы

Список необходимых расходных материалов и рабочих инструментов:

  • листовая сталь марки Ст20 толщиной 3–4 мм;
  • стальной равнополочный уголок 4х50 мм;
  • труба диаметром 50–60 мм;
  • стальная арматура с сечением 8 мм;
  • стальные трубы диаметром 110 или 120 мм для дымохода;
  • кирпичи в количестве 15 штук;
  • электросварочный аппарат и несколько упаковок электродов;
  • дрель и свёрла по металлу, болгарка с кругами на 230 мм;
  • строительный уровень, рулетка, карандаш, молоток.

Расходные материалы выбирайте качественные и надёжные. От этого зависит не только работа пиролизной печи, но и безопасность окружающего пространства в процессе отопления.

Подготовка и выбор места установки

Сборка конструкции осуществляется непосредственно в помещении, где будет установлена печь. Раскрой листа на заготовки лучше всего заказать у специалистов в магазине. Это обеспечит хорошее качество основы для изделия.

Место для установки агрегата нужно подготовить.

  • на полу выкладывают основание из кирпичей или иного негорючего материала;
  • площадь основы должна быть больше, чем габариты печи;
  • устанавливают агрегат на расстоянии не менее 80 см от ближайших стен;
  • пол в радиусе 1,2 м перед обогревательным устройством должен иметь несгораемое покрытие (лист железа 1,5 мм толщиной).

Изготовление: варианты, схема, инструкция

Печка может иметь цилиндрическую или прямоугольную форму.

Делаем необходимые заготовки: из металлического уголка нарезаем элементы для вертикальных стоек (1 м), а горизонтальные отмеряем по ширине установки. Детали сваривают и получается каркас.

После этого изготавливаем стенки. В передней панели проделываем два отверстия: одно для топки, другое — зольное. Привариваем на них крепёжные элементы для навесных дверей.

К внутренней стороне крепим уголки, по одному на двух противоположных стенках. И на них монтируем колосниковую решётку и поддон с перфорацией, разделяющий топку и отсек дожига.

Дальнейший комплекс работ:

  1. В одну из боковых стенок на уровне верха топочной камеры нужно врезать поддувало с заслонкой. Оно изготавливается из короткого отрезка трубы диаметром 50–60 мм. Просверлив в поддувале отверстия диаметром 8,5 мм, в него нужно вставить ось заслонки, выполненную из арматуры диаметром 8 мм. С одной стороны ось должна выступать на достаточную длину — после сгибания её хвостовик будет выполнять функцию ручки. Остаётся приварить к оси стальной диск, диаметр которого соответствует внутреннему диаметру поддувала. Чтобы заслонка не двигалась самопроизвольно, её рукоятку оснащают пружинным или резьбовым фиксатором.
  2. Сварку деталей начинаем с днища. Затем укладываем колосниковую решётку с перегородкой и привариваем к ней крышку. Перегородка, отделяющая камеру дожига, должна иметь отверстия (общей площадью 7% от всей площади детали). Между её краем и передней стенкой печи оставляем просвет в четверть длины топки.
  3. Для подключения печи к дымоходу в отверстие крышки ввариваем отвод диаметром 110–120 мм с углом поворота 90 градусов. К нему присоединяется горизонтальный участок длиной 0,8–1 м (так называемый боров). Он задерживает выход газов из камеры дожигания, позволяя им сгореть в полном объёме.
  4. В конце горизонтального участка устанавливаем заслонку (шибер), выполненную по тому же принципу, что и заслонка поддувала. Только у шибера диаметр должен быть меньше внутреннего диаметра трубы — примерно 90–95 мм. В шибере вырезается сектор с центральным углом в 90 о, то есть ¼ диска.

Эту конструкцию можно усложнить и превратить в конвектор: внутри топки устанавливают вертикальные трубы диаметром 60–100 мм, 2/3 части диаметра при этом выходят внутрь топки. Лучше использовать изогнутые элементы.

Правильная эксплуатация и чистка печи

Первый розжиг агрегата производите с открытой шиберной заслонкой: на колосниковую решётку положите быстро прогорающее твёрдое топливо и подожгите. После прогорания добавьте ещё поленья, закройте дверцу и заслонку, а с помощью поддувала отрегулируйте мощность. Стоит помнить, что шибер имеет разрез, не позволяющий перекрыть дымоход.

Чистить печи длительного горения не приходится часто: топливо выгорает полностью, и сажа в дымоходе образуется в малых количествах.

Регулярный ремонт пиролизной печи своими руками предполагает своевременное устранение неполадок. При деформации дверцы топки следует исправить или заменить этот элемент. Если конструкция расходится по шву, то важно прекратить эксплуатацию и срочно устранить щели.

Печь такого типа легко сделать своими руками, но конструкцию необходимо создавать с большой точностью, применяя готовые чертежи или разработав их самостоятельно. Отопительная система требует применения качественных материалов и внимательности при изготовлении и сборке. Только в этом случае пиролизная печь будет безопасна в использовании и эффективна.

Источник: legkovmeste.ru

История технологии

Нагревание органических материалов при отсутствии кислорода приводит к химическим и физическим изменениям в них. В прошлом эти явления использовались для производства древесного угля. Самый примитивный способ выглядел так: древесину покрывали глиняной насыпью и нагревали при относительном отсутствии воздуха. С помощью такой технологии производство угля достигло пика в XI-XII вв.

Серьёзные последствия подобной переработки лесов ощущаются сейчас в некоторых районах Африки и Азии. При кажущейся простоте этот способ не является экологичным. В результате пиролиза древесины выделяются смолы, представляющие собой летучие продукты с большой молекулярной массой. Они легко конденсируются при нормальной температуре окружающей среды. Но несмотря на это, твёрдый остаток (уголь) традиционно является ценным топливом для примитивных аграрных общин, благодаря таким качествам:

  • высокое содержание углерода в сравнении с исходной древесиной;
  • незначительное содержание серы.

Ранее производство стали, в том числе успешные попытки отливки из неё пушек, было основано на восстановлении оксида железа углеродом в угле. Подобная технология с использованием древесного угля, основанная на переработке эвкалипта, практикуется и в современной Бразилии как экономически оправданное.

печь пиролизная
Пиролизная печь очень экономична в использовании

Широкое промышленное применение пиролиз нашёл в операциях коксования. Конструкции печей и условия реакций в них менялись в зависимости от спроса и цен на конечные продукты. В Европе середины XIX века карбонизация угля использовалась для получения газа, которым отапливали и освещали дома. В тот период только королевские дворцы могли пользоваться подобными новшествами. Бытовое употребление пиролизных газов прекратилось с развитием транспортировки природных углеводородов.

Как сделать пиролизную печь своими руками:

Во время Второй мировой войны многие автомобили и грузовики перевели на древесный газ, сгенерированный в размещённых на транспортных средствах мобильных установках. Их производительность была мала из-за низкой энергетической плотности газа, который, как правило, содержал большое количество азота и других негорючих соединений.

Долговечность двигателей на таком топливе была невелика и снижалась прежде всего из-за летучей золы, попадающей в цилиндры вместе с древесным газом. Но несмотря на эти недостатки, применение подобных машин было оправдано дефицитом топлива. После окончания войны об этих установках забыли вплоть до настоящего времени.

Сейчас проблема получения топлива из биомассы взамен ископаемому снова актуальна.

Современные технологии позволяют получать с помощью пиролиза из отходов древесины и сельского хозяйства высокого качества очищенный газ, пригодный для отопления.

Принцип работы печей

Пиролизом органического сырья называется нагрев биомассы до высокой температуры без доступа воздуха.

пиролизная печь
Подробное строение пиролизной печи

При таких условиях топливо преобразуется в смесь из трёх видов:

  • уголь (твёрдое);
  • органические газы (газообразное);
  • масла (жидкости).

В зависимости от колебания температуры и скорости протекающих процессов, процентное содержание древесного угля, газа и масел меняется.

Преимущества такого сжигания дерева в сравнении с традиционными:

  • большая эффективность при одинаковом количестве сырья;
  • незначительное отрицательное влияние на окружающую среду (например, по такому параметру, как СО2);
  • небольшое образование твёрдых несгоревших частиц (золы).

Большинство бытовых пиролизных печек и котлов работают на дровах или брикетах. Качественные установки способны функционировать на смешанном сырье (черенки, кора, стружка, опилки, поленья). Независимо от видов топлива, в них происходит три процесса:

  1. Сушка и нагрев древесного материала в бункере с выделением газообразных компонентов.
  2. Сжигание газообразных продуктов.
  3. Сжигание твёрдых компонентов (древесного угля).
пиролизная печь для дачи
Пиролизная печь отлично подойдет для дачи

Каждый из этих этапов требует различных условий, поэтому правильное распределение температуры и других факторов, влияющих на химию процессов, является основой эффективной работы установки. Древесину сушат при температуре ниже 200°C. Процесс пиролиза начинается около 300°C. При этой температуре целлюлоза, как основной компонент древесины, разрушается с образованием лёгких соединений. Ближе к соплу температура в печи пиролизного горения поднимается до 200-700°C. Там биомасса освобождается от летучих соединений и превращается в древесный уголь.

Выделенные газы нагнетаются в камеру сгорания, где получают доступ к необходимому количеству воздуха для сжигания, сгорают и выделяют тепло. Древесный уголь сжигается на колосниковой решётке. Необожжённые остатки осыпаются в золосборник.

Подробнее о пиролизной печи:

Требования к топливу

Пиролизные печи для дома, работающие на брикетах, могут быть полностью автоматизированы и комфорт их обслуживания в этом случае сравним с газовыми. Топливо для них представляет собой спрессованные под высоким давлением отходы без химических связующих. Подобная технология позволяет производить относительно сухие брикеты с высокой теплотворной способностью. Их свойства, однако, могут быть различным.

твердотопливный котел
Пиролизные печи и котлы работают на самом разнообразном топливе

Большинство из них не разрушаются в процессе сгорания в топке, другие же можно использовать только в смеси с кусковой древесиной или бурым углём. Мелкие брикеты подаются с помощью шнековых конвейеров, и поэтому они используются в автоматизированных системах, более крупные пригодны только для пиролизных печей длительного горения с ручным управлением. Древесные гранулы, предназначенные для автоматических установок, получают таким же способом, как и обычные брикеты. Единственное их существенное различие — размеры. Самыми качественными считаются белые пиллеты из мягкой древесины без коры.

Для пиролизных печей на дровах размеры и тип сырья могут значительно влиять на производительность — большая площадь поверхности древесины обуславливает большее количество высвобождающего газа за единицу времени. Твёрдые породы газифицируются медленнее.

Источник: kaminguru.com


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock
detector