Эффективность и критерии выбора пиролизных твердотопливных котлов

Стадии работы

1. Подготавливаются стальные полосы. Они отличаются по ширине и толщине.
2. Делается отверстие для топливной загрузки. Его необходимая форма – прямоугольная. Его правильная позиция немного выше, чем у стандартных твердотопливных моделей. Отверстие для загрузки горючего оснащается дверкой. На дверке должна быть специальная металлическая накладка. С её помощью получается основательное прилегание. Под этим отверстием устраивается отверстие для ликвидации золы
3. Создание ограничителя для контроля над объёмом воздуха, идущего в топку. Он позволит вовремя добавлять брикеты или дрова. Его можно создать из трубы, чей диаметр равен 7 см, а длина превосходит длину корпуса задуманного котла.
4. Прикрепление стального диска к нижней стороне ограничителя. Работа идёт по методу сварки. Такой диск станет формировать зазор в 4 см со стенками трубы.
5. Монтаж ограничителя. Для этой задачи в крышке прибора делается отверстие.

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

Подготовка к сборке

Сам процесс начинается с подбора чертежей. Если вы не инженер, а тем более не теплотехник, то не надо заниматься самодеятельностью. Чертежи вы найдете в свободном доступе в Интернете и спецлитературе.

Главное, подогнать конструкцию под необходимые требования системы отопления дома. Итак, чтобы сделать пиролизный котел своими руками, надо предварительно подготовиться.

Сначала собираем инструменты:

• электросварочный аппарат;
• болгарка;
• молоток;
• рулетка и карандаш;
• дрель.

Материалы

Подготавливаем материалы:

• стальной лист толщиною 4 мм;
• труба диаметром 100 мм;
• труба 32, 50 мм;
• прямоугольная труба 60х30 мм толщиной 2 мм;
• вентилятор.

Нарезка деталей

Если собирать самодельный пиролизный котел упрощенного типа, то его можно сделать из буржуйки. Только прибор этот будет не горизонтального типа, а вертикального, потому что оптимальный вариант конструкции – топка для сгорания пиролизного газа над топкой, где тлеют дрова. Таким образом, газ будет самотеком подниматься из первой камеры во вторую.

Поэтому из листового железа надо будет нарезать несколько прямоугольников, составляющих стенки корпуса. Плюс еще надо будет сделать несколько прямоугольных участков: для перегородки двух топок, для отсечения камер сгорания от отсека, где будет располагаться теплообменник. На одном из листов вырезаются два прямоугольных отверстия: верхнее – под дверцу топочной камеры, нижнее – под зольниковый отсек.

Из прямоугольной трубы необходимо нарезать два отрезка шириной, равной глубине котла. Обязательно из арматуры варится решетка (можно приобрести готовую). Изготавливается теплообменник из трубы 50 мм.

Сколько будут стоить материалы и запчасти

Сколько точно будет стоить пиролизный котел, сделанный своими руками, зависит от требуемой мощности и выбранной конструкции. Однако, если покупать жаростойкую сталь, колосники, делать футеровку, ставить автоматику (пусть и недорогую), сумма набегает 850-1200$. Это затраты на материалы и компоненты, но с самостоятельной сваркой. Они озвучены теми, кто уже пиролизник сварил и использует. Если за сварку придется платить, то расходы надо удвоить.

Как видим, в случае владения сваркой, экономия есть, но далеко не самая большая. Можно найти готовые варианты твердотопливный пиролизных котлов за 1500$. Хотя, как известно, дешевый товар имеет низкую цену не просто так. На чем-то там сэкономили. И даже можно предположить на чем: на футеровке. Именно секреты предохранения стенок топки от перегорания берегут производители больше всего, и тратят на исследования в этой области большие деньги. Потому качественное оборудование и стоит больших денег.

Виды твердотопливных агрегатов длительного горения

Подобные агрегаты делятся на три вида: пиролизные, пеллетные и котлы с принципом верхнего горения. У каждого из них присутствуют достоинства и недостатки.

Агрегат с принципом верхнего горения топлива

Принцип работы такого устройства отличается от других видов тем, что уголь в камере, горит сверху, а пламя опускается вниз по мере прогорания. Происходит это так.

Сверху над топливом установлена труба для подачи воздуха, на конце которой расположен раструб. Пламя от верхнего слоя топлива поддерживается предварительно подогретым воздухом из раструба. По мере сгорания угля телескопическая труба опускается. Таким образом процесс поддерживается до полного выгорания. Теплообменник с теплоносителем расположен рубашкой вокруг топки.

Принцип работы котла верхнего горения

Такие котлы удобны тем, что их не нужно часто заполнять. Одной загрузки (через дверцу сверху), хватает на 5÷8 дней. Золоудаление производится через нижний лючок. Более дорогие модели оснащаются дверцей по всей длине цилиндра. Здесь стоимость повышается по причине сложности изготовления агрегата.

Пеллетные котлы и их преимущества перед остальными видами

Пеллетами называются гранулы прессованного топлива. Преимущества пеллетов в форме и размере, которые позволяют автоматизировать процесс подачи в топку. Рассмотрим плюсы такого вида котлов.

Прессованные пеллеты дешевле дров или угля, что обеспечивает экономию семейного бюджета в отопительный сезон. К тому же автоматический котел на твердом топливе приходится реже загружать, он требует более редкого обслуживания. Температуру в помещении можно регулировать увеличением или уменьшением подачи топлива в топку. По этим причинам популярность пеллетных котлов растет с каждым годом.

Пеплетные агрегаты реже требуют загрузки

Но, даже изучив изложенную информацию, человеку, не сталкивавшемуся с таким оборудованием, будет сложно сделать выбор. Чтобы разрешить этот вопрос мы представим рейтинг лучших производителей, представляющих твердотопливные котлы длительного горения на российском рынке.

Принцип работы

Принцип работы твердотопливного отопителя заключается в получении тепловой энергии при сгорании любого твёрдого органического топлива при высокой температуре (200—850 °C и выше).

Горячие топочные газы отдают тепло теплообменнику. В роли него выступают внутренние стены топки, за которыми находится водяная рубашка.

Устройство нагревает воду, которая циркулирует по трубам и радиаторам. Жидкость идёт по замкнутому контуру и возвращается в котёл.

Приборы длительного горения предназначены не только для нагрева воды в системе отопления. По количеству отопительных систем их делят на одноконтурные и двухконтурные.

Одноконтурное устройство

Такой прибор предназначен только для отопления дома. Жидкость разогревается от тепла горящего топлива и раскалённых печных газов. Оптимальная температура нагрева устройства — 60—85 °C.

Горячая жидкость естественным потоком либо принудительно (с помощью насоса) поступает в трубы системы отопления дома. Теплоноситель циркулирует по замкнутому контуру, состоящему из водопроводных труб и радиаторов, расположенных в комнатах. Вода отдаёт тепло, охлаждается и снова поступает в котёл. Циркуляция продолжается, пока в топке происходит процесс горения топлива.

Справка. В некоторых моделях в водяную рубашку главного контура встраивают змеевик аварийного охлаждения. По нему циркулирует холодная вода, которая препятствует закипанию теплоносителя в водяной рубашке.

Двухконтурный прибор

Устройство предназначено не только для отопления, но и для нагрева воды для бытовых нужд.

Схема такого котла идентична схеме одноконтурного агрегата, но существует ряд отличий, касающихся второго нагревательного контура.

Нагревательная часть второго контура (контура ГВС) представляет собой систему труб в форме змеевика, встроенных в водяную рубашку.

Жидкость в змеевике нагревается косвенно (происходит отбор тепла из водяной рубашки первого контура).

Горячая вода из второго контура поступает в душевую и на кухню. Для подачи холодной — устанавливают смесители.

Второй контур хорошо нагревает бытовую воду только в случае активного горения топлива. Когда температура жидкости в рубашке падает ниже 60 °C, бытовая вода будет чуть тёплой. Контур ГВС имеет малую производительность (до 8—12 литров в минуту).

Проблему нагрева бытовой жидкости решает электробойлер. В отопительный период вода в бойлере нагревается от труб отопления, летом и в межсезонье — от электрического ТЭНа.

Виды пиролизных котлов

В зависимости от технических особенностей газогенераторные агрегаты бывают энергозависимые и энергонезависимые, с нижней или верхней камерой дожига.

Энергозависимые

Наиболее распространенный вид — дутьевые энергозависимые котлы. Этот тип оборудования подразумевает принудительную тягу, то есть наличие электрического вентилятора, который перегоняет выделенный газ из отделения для загрузки в камеру сжигания через специальную форсунку. Как правило, такие пиролизные котлы оснащены электрической панелью управления.

К достоинствам можно отнести:

1. Наличие автоматики, с помощью которой можно контролировать мощность оборудования и интенсивность горения, учитывая температуру в комнатах.
2. Более продолжительное время эффективной работы, чем у приборов с естественной циркуляцией.
3. Повышенную экологичность.

К основным недостаткам можно отнести:

1. Необходимость подключения к электросети.
2. Более дорогой ремонт в случае поломки, так как присутствует сложная электроника.
3. Повышенные требования к используемому топливу: многие виды горючих материалов не подойдут для использования в дутьевых пирокотлах.

Энергонезависимые

Газогенераторное оборудование, не оснащенное электроникой, вентиляторами и дымососами, называется безнаддувным или энергонезависимым. Рабочий процесс здесь происходит за счет естественной циркуляции, то есть выделяемые газы переходят в отсек сжигания без принудительной тяги.

Мощность регулируется посредством механического регулятора тяги за счет изменения объема поступающего первичного воздуха. Внутренние отсеки, как правило, выполняют функцию теплообменника, поэтому им не требуется дополнительная обмуровка, в отличие от котлов с принудительной тягой, работающих от источников питания.

Для работы котла подходит практически любое твердое органическое топливо. Энергонезависимые устройства должны быть оснащены высоким дымовым трактом, чтобы обеспечить лучшую циркуляцию воздуха.

Преимущества приборов с естественной тягой:

• работа без электроэнергии;
• меньшая стоимость;
• большая свобода в выборе топлива.

Недостатки:

• уступают тепловым генераторам с принудительной тягой по эксплуатационным характеристикам;
• обязательна высокая дымовая труба;
• менее экологичны.

С нижней камерой дожига

За счет большего удобства эксплуатации этот вариант наиболее распространен. Топливо требуется загружать в верхнюю часть, что наиболее рационально. Выделяемые при горении газы направляются сверху вниз через форсунку. Дымоход расположен внизу.

Так как при естественной циркуляции летучие вещества перемещаются вверх, в конструкциях с нижней камерой сжигания необходима принудительная тяга.

Главное неудобство такой конструкции состоит в том, что зола из камеры загрузки попадает в отделение для сгорания газов. Поэтому процесс чистки прибора более сложный, и такую процедуру требуется проводить чаще.

С верхней камерой дожига

При такой конструкции возникает меньше проблем с чисткой прибора, так как зола скапливается в отделении для загрузки топлива. Принудительная тяга здесь не обязательна — газ поднимается в камеру сгорания посредством естественной циркуляции.

Однако КПД таких котлов ниже, потому что дым уходит из камеры быстрее, температура его выше, в результате он успевает отдать меньше тепла. Основной принцип работы газогенераторного котла всегда остается неизменным, даже при смене места расположения камеры сгорания.

Самостоятельная сборка

Сварка постоянным током

Пиролизный котёл – аппарат высокой эффективности. Его можно приобрести в специализированных точках, а можно собрать пиролизный котел своими руками. В этом случае потребуются хорошие знания об его устройстве и спецификах. Ключевыми составляющими являются:

•  отсек сгорания,
•  трубы, отводящие и подающие воды,
•  зона установки дымососа,
•  дырочки для воздуха,
•  каналы для дыма,
•  регуляторы (шиберы),
•  схемы пиролизных котлов.

Для частного строения подойдёт котёл с мощность 40 кВт. Это хватит для отопления двухэтажного дома. Если дом скромный по масштабам, то будут подходящими параметры 25-30 кВт. При создании небольшого аппарата можно хорошо сэкономить и финансы, и время.

•  электродрель,
•  набор электродов,
•  круг для шлифовки, его диаметр – 12,5 см,
•  металлические листы, толщина – 4 мм,
•  профилированные трубы,
•  вентилятор,
•  сварочная техника с постоянным током.
•  болгарка,
•  отрезной круг, его диаметр – 23 см.

Подходящее топливо

Владельцы такого оборудования в своих отзывах упоминают, что для отопления подойдет различное твердое топливо. Это может быть уголь, торф и древесина. Естественно, выбранный вариант сказывается на длительности горения:

• 5 часов – мягкая древесина;
• 6 часов – твердая древесина;
• 8 часов – бурый уголь;
• 10 часов – черный уголь.

Специалисты рекомендуют отдавать предпочтение сухим дровам влажностью до 20% и длиной в 45–60 см. Благодаря им вырабатывается много тепла, а срок эксплуатации котла продлевается. Если таких качественных дров нет, можно воспользоваться другим органическим топливом:

• пеллеты;
• древесные отходы;
• некоторые разновидности торфа;
• каменный уголь;
• отходы пищевой отрасли, в составе которых есть целлюлоза.

Необходимо помнить о том, что пиролизные котлы будут иметь белое пламя и не начнут выделять побочных продуктов при условии использования топлива, влажность которого не превышает 20%. Если этот параметр более высокий, неизбежно выделение водяного пара, что приведет к образованию копоти и ухудшению теплотворной способности.

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром являются прекрасным альтернативным источником энергии в частных домах в условиях частых перебоев газоснабжения.

Котел твердотопливный длительного горения с водяным контуром может работать на дровах и на других видах твердого топлива: уголь, древесные отходы и т.д.

Главный минус этого типа котлов – высокая цена. Кроме того, в отличие от многих других видов котельного оборудования, пиролизный котел длительного горения с водяным контуром чаще всего энергозависимый.

От электричества питаются не только циркуляционный насос и приборы контроля, но и встроенный вентилятор: на естественной тяге это оборудование, как правило, не работает.

Твердотопливные дровяные и угольные котлы по популярности уступают только газовым. При этом они имеют один серьезный недостаток — загрузку топлива необходимо проводить несколько раз в сутки.

При обычном сгорании дров КПД котлов не превышает 75%, и часть горючих веществ просто улетает в трубу.

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром гораздо практичнее и эффективнее.

Ни для кого не будет секретом то, что котлы пиролизные отопления на данный момент являются очень необходимыми и востребованными устройствами отопительных систем. Именно по этой причине очень многих наших людей стали интересовать именно эти агрегаты.

Пиролизный котел представляют собой особый котел отопления, который в качестве топлива может использовать паллеты, уголь, дерево, и иные материалы.

Одним из основных критериев, в зависимости от которого подразделяют отопительные котлы, является вид топлива, на котором они работают. Таким образом, на сегодняшнем рынке можно встретить котлы на паллетах, угле, дровах. Также можно для себя найти котлы так называемые универсальные.

Наиболее распространенным на данный момент являются дровяные твердотопливные котлы, которые имеют множество преимуществ. Первое – это то, что топливо считается самым доступным. Также необходимо отметить то, что такие котлы продаются по приемлемым ценам.

Отличительной чертой пиролизных котлов является контроль уровня кислорода в камере сгорания, и соответственно контроль температуры и скорости сгорания топлива. Пиролизный котел на твердом топливе обеспечит вашу независимость от газа и электричества, поскольку расходы на эти энергетические источники значительно превышают стоимость твердого топлива.

Технические характеристики установки

Промышленное пиролизное оборудование позволяет перерабатывать десятки тонн материала в сутки, но его минус — большие размеры.

Основные параметры агрегатов:

• производительность (кг/час или кубометры в день);
• масса установки (мобильные агрегаты весят 3-8 тонн, стационарные — больше 10 тонн);
• габаритные размеры;
• мощность;
• тип питания (требуемое топливо/параметры электросети);
• мобильность (требуется ли разборка для перевозки);
• этажность установки (количество уровней).

Иногда ]пиролизных установок указывает дополнительные параметры: окупаемость, объём реактора и т.д.

Устройство пиролизных печей

очень малый

Дрова обугливаются, получившийся при этом газ (наполовину азот и на половину — смесь водорода, угарного газа, метана и углекислого газа) снизу вверх по отдельному воздуховоду поступает во вторую камеру сгорания, где смешивается с воздухом (приток вторичного воздуха) в нужной пропорции и сгорает, выделяя тепло. Вторая камера сгорания конструктивно может быть совмещена с самим воздуховодом, или же с началом дымохода. Она может обслуживаться все тем же приточно-вытяжным вентилятором, может быть смонтирован отдельный вентилятор, а может работать только с помощью одних герметичных заслонок на естественной тяге (при хорошо продуманной системе дымохода).

устройство для их извлеченияреторта

От обычных печей пиролизная отличается тем, что фактически топливо в ней сгорает не сразу, а в два этапа, разлагаясь при этом на твердые остатки и газ.

Твердые остатки затем тоже сжигаются, тепло от них тоже используется для поддержания постоянства нужной температуры в первичной топке. Практически, дрова сжигаются полностью, от них остается очень мало золы — это еще одна особенность пиролизных печей. Обычно такие печи и котлы требуют удаления золы раз в несколько дней, а то и раз в неделю.

Разрушение легенд

Основной довод сторонников пиролизных котлов — это то, что газ сгорает от форсунки рядом с теплообменником, где температура в зоне горения в районе 1000 градусов. В то время как у обычного котла она в районе 800. Тем самым, как утверждается, обеспечивается лучшая теплопередача и КПД. Сторонники этих котлов утверждают, что достижим КПД в районе 95%.

Второй довод сторонников этих котлов — то, что они не требуют постоянной загрузки топки, то есть являются котлами длительного горения. На деле же любой котёл длительного горения, будь то пиролизный или не очень, будут давать очень низкий КПД как раз за счёт того, что топливо в них будет сгорать не полностью.

C+2H2+2O2=CO2+2H2O

Так выглядит типичная реакция горения. В итоге образуется углекислый газ и вода. Когда горение происходит не полностью, так называемая рекация длительного горения, образуется не углекислый газ, а угарный, CO, и чистый углерод С в виде сажи. Количество теплоты при таком разложении будет намного ниже, чем при обычном горении. А сажа будет накапливаться в котле и дымоходе.

Как результат, хотя топку придётся загружать реже, но дров при этом будет потребляться для обогрева больше, а вместо сэкономленного на загрузке времени придётся потратить гораздо больше времени на чистку котла. Здесь нет никаких «трюков», связанных с «пиролизностью» котла. Как становится ясно, чисто пиролизным газогенератором данный котёл не является, в нём происходит как сжигание дров, так и дожиг пиролизного газа.

Все они давали очень низкий КПД и большое количество угарного газа. В случае, когда дымоход постоянно засоряется сажей, тяга в таких устройствах становится невелика, и угарный газ всё больше попадает в помещение. В результате создаётся не только загрязнение окружающей среды, но и смертельная опасность хозяевам дома.

Второй довод сторонников пиролизных котлов — это то, что он в нём дрова сгорают полностью, даже золы не образуется. На самом деле это не так. Зола в нём образуется, но за счёт создания искусственной тяги она выходит в дымоход, являясь веществом, которое легко подхватывается потоками воздуха. В этом легко могут убедиться владельцы таких котлов — практически всегда возле трубы на крыше, покрытой снегом, будет зольная корка, или даже вся крыша будет чёрной от золы. В летнее время она будет периодически смываться дождями. Хорошо это или плохо — каждый решает сам, во всяком случае, из топки выгребать придётся меньше, но вокруг дома будет грязь.

КПД пиролизного котла — ещё один миф. В первую очередь из-за низкой температуры горения дров и большем количестве этапов, на каждом из которых можно потерять теплоту. При недостаточном количестве кислорода, в присутствии так называемого первичного воздуха, дрова сгорают не полностью, температура горения их ниже. В пиролизном газе львиную долю составляют не сгоревший углерод и угарный газ, который в газовой камере у форсунки окисляются до углекислого. Естественно, если бы всё это получалось в один этап, мы имели бы классическую реакцию горения с достаточным количеством кислорода, при котором максимально быстро дрова окислялись бы до углекислого газа и водных паров, и они выводились бы на крышу через трубу без последствий.

Высокая температура горения в пиролизном котле наблюдается не по всей площади, а в единственной малой точке — там, где воздух непосредственно из форсунки попадает в камеру. В остальных частях котла она будет ниже, чем в обычном котле, и очень неравномерна. Это является отрицательным фактором, вызывает неравномерный прогрев теплообменника и возможность образования пузырей, что может вызывать паровой взрыв и выход его из строя.