Принцип роботи піролізного котла схема, пристрій
Піролізні котли - одні з найпотужніших опалювальних приладів, чиє ККД досягає 90%, а кількість відходів згоряння значно менше, ніж у всіх інших пристроях.
Прилади, що працюють за принципом піролізу, широко використовують при опаленні житлових і промислових будівель, будинків відпочинку, шкіл, магазинів, теплиць і бань. Завдяки своїм устроєм піролізні котли працюють на меншій кількості палива, ніж агрегати звичайної конструкції, а тепла виділяють більше.
Принцип роботи та переваги
Принцип роботи піролізного котла передбачає створення таких умов, коли в котельній камері відбувається не горіння, а тління палива. Досягається це за допомогою підвищення тиску і обмеження доступу в прилад кисню. В результаті його дії відбувається термічний розклад деревини на золу (відходи), кокс і горючий деревне газ. Останній надходить у другу камеру топки, де і спалюється, збільшуючи виділяється агрегатом тепло.
У порівнянні з іншими видами опалювального обладнання піролізні котли мають наступні переваги:
- Рівень ККД приладу від 90% і вище. Для порівняння, ККД класичних твердопаливних агрегатів становить, максимум, 80%. Рівень вироблення тепла залежить від вологості палива (не більше 20%).
- Повне згоряння твердого палива при роботі.
- Мінімальна кількість відходів і осідає в димохідні каналі сажі.
- Тривалість тління палива, в залежності від виду, становить від 5 до 24 годин.
- Викидаються в атмосферу речовини нешкідливі, так як в процесі спалювання деревний газ перетворюється на вуглекислий і водяні пари.
До не чисельним недоліків піролізних котлів відносять великі габарити і залежність деяких моделей від електропостачання.
Конструкція піролізного котла
Класичне пристрій піролізного котла складається з наступних елементів:
- Камера згоряння, що складається з двох частин. У першій безпосередньо відбувається процес піролізу, тобто розкладання палива на твердий залишок і газ, який подається в другій відсік топки і, змішуючись з повітрям, підсилює тепловіддачу. Знаходяться вони одна над іншою.
- Колосникові грати, яка розділяє два відсіки камери згоряння. Як правило, її виготовляють з чавуну або вогнетривкої кераміки.
- Каналиподачі повітря: первинного (в камеру піролізу) і вторинного (в камеру згоряння газу).
- Водний теплообмінник і двома патрубками. Під цим елементом мається на увазі шар води в подвійних стінках піролізного котла.
- Димохід, через який відходи згоряння виводяться з приміщення.
- Автоматика контролю за температурою і тиском.
- Вентилятор для нагнітання в камеру згоряння повітря і димосос для витягування залишків горіння.
Поетапна робота піролізного котла
Робота опалювального пристрою починається з закладки через дверцята в камеру згоряння (перший відділ топки) палива. Поліна або брикети укладаються прямо на колосник і підпалюються будь-яким способом. Після цього дверцята закривається, але в топку продовжує надходити повітря через відкритий повітряний канал. Це називається - первинна подача повітря. Від рівня сили подачі повітря в обидві частини камери згоряння і залежить потужність приладу.
Коли піролізний котел виходить на режим, тобто коли полум'я охоплює весь обсяг палива, повітряний канал перекривають. Саме з цього моменту і починається піроліз, коли горить лише мала частина, але тепла, що виділяється вистачає для термічного розкладання залишився обсягу палива.
Гарячий деревне газ потрапляє в другу частину топки (камера допалювання або газифікації), де змішується з повітрям, що надходить із вторинної каналу подачі повітря. Через контакту з киснем він спалахує і згорає з виділенням великої кількості тепла. Під час тління палива і горіння деревного газу і відбувається нагрів водяного теплообмінника. Залежно від конструкції піролізний котел працює як опалювальний прилад (водяне опалення) або як водогрійний.
Далі залишки перегорів піролізного газу природним шляхом або за допомогою встановленого в димохідні каналі вентилятора (димососа) виводяться з приладу за межі приміщення. Нижче наводиться схема роботи піролізного котла, на якій за допомогою стрілок показано рух повітря і тепла. Зміна кольору з блакитного на червоний має на увазі підвищення температури.
Виготовлення піролізного котла своїми руками
Одним з найбільших недоліків піролізних пристроїв є їх висока вартість. Навіть найпростіші моделі коштують понад 50 000 рублів, що для багатьох домовласників стає непереборною перешкодою.
Саморобні піролізні котли коштують значно дешевше, але виготовлення їх пов'язане з деякими труднощами. В першу чергу, це необхідність точно слідувати конструкторським параметрам.
З огляду на велику складність роботи пристрою, які не мають спеціальної освіти людям не варто займатися самостійними розрахунками, а скористатися кресленнями, що знаходяться у відкритому доступі.
Креслення саморобних піролізних котлів
Найбільш популярна схема, яка показує роботу обладнання конструкторів Бєляєва і Попова, які незважаючи на загальні принципи роботи мають певними конструктивними відмінностями.
Схема обладнання дозволяє виготовити опалювальний пристрій потужністю 40 кВт. Розміщений у мережі Інтернет креслення містить всі необхідні розміри і адаптований під лазерну зварювання. До того ж класична схема піролізного котла працює за принципом Бєляєва дозволяє знаючим людям змінювати деякі параметри схеми (крім обсягу приладу), адаптуючи її під конкретну ситуацію. Принцип дії піролізного котла Бєляєва передбачає роботу піролізу в самому зразковому його прояві.
Котли конструкції Попова часто називають "термохимические установки" (ТЕУ) і робота їх також заснована на принципі піролізу. Вони успішно використовуються не тільки для опалення, але і для просушки сільськогосподарської продукції та пиломатеріалів на складах і лісопилках. Часто ця схема піролізного котла використовується і як утилізують камери.
Основні конструктивні відмінності опалювального пристрою по схемі Попова полягають в наступному:
- Регулювання теплообмінника відбувається механічним шляхом, що дозволяє йому працювати незалежно від системи електропостачання.
- Камера дожига (газифікації) розділена горизонтальною перегородкою.
- Опалювальний агрегат оснащений 3 регуляторами-воздуховодами. Перший (нижній окислювач), у вигляді труб малого діаметра, розташовані під дверцятами закладки палива і регулює подачу повітря в камеру піролізу. Під час дії агрегату біля основи нижніх окислювачів необхідно укладати негорючий ізолюючий матеріал (пісок, золу і ін.) Для запобігання можливого загоряння від іскор.
Другий (верхній шибер) в котлі Попова розташований в патрубку димаря і призначається для контролю за швидкістю виходу відпрацьованих газів з пристрою.
І, нарешті, третій регулятор (внутрішній шибер) розташований по центру корпусу приладу і дозволяє уникнути попадання диму в приміщення. Він має невеликий діаметр і виглядає, як правило, як круглий отвір діаметрів 1-2 см, закрите спеціальною заслінкою.Корпус котла конструкції Попова рекомендується закривати ізолюючим матеріалом, так як його основне призначення не опалення, а саме нагрів води в баку, в якого приєднані труби патрубків.
Особливість роботи піролізних пристроїв Попова полягає в тому, що після початкової закладки невеликого обсягу палива все повітроводи відкриті до тих пір, поки прогорание не пройде, мінімум, наполовину. Після цього слід ще один закид максимальної кількості палива і закриття через 5-10 хвилин всіх регуляторів.
Як показує практика при роботі на деревині котли Попова не вимагають повторної закладки палива протягом 10-12 годин. Періодично (не частіше 1 разу на годину) центральний регулятор відкривається на нетривалий термін.
Однією з найбільш позитивних рис піролізних котлів Попова є можливість використання вологого (до 65%) палива. Чим вище рівень вологості, чим нижче ефективність дії котла.
Нижче наведена загальна схема піролізного агрегату Попова і технічні дані, що дозволяють не тільки визначитися з розташуванням основних елементів, а й розрахувати габарити агрегату в залежності від бажаної потужності.
Матеріали та обладнання, необхідні для влаштування піролізного котла
Складність виготовлення піролізного котла передбачає не тільки чітке дотримання кресленням, а й великий набір матеріалів і інструментів.
Зокрема, для складання обов'язково знадобляться:
- Зварювальний апарат постійного струму.
- Електроди.
- Електричний дриль і набором свердел різного діаметра.
- Болгарка з шліфувальним (125 мм діаметром) і відрізних (230 мм діаметром) колами.
- Металеві листи товщиною не менше 4 мм. У разі якщо метал буде тонше він швидко вигорить і прилад прийде в непридатність.
- Труби з нержавіючої або легованої сталі діаметром згідно використовуваному кресленням (від 5 до 50 см).
- Смуги стали різної ширини і товщини, металеві куточки.
- Димохідна труба заданого креслення діаметра і довжиною не менше 4-5 м.
- Цегла і бетонний розчин для пристрою фундаменту під котлом.
Особливості установки саморобного піролізного котла
Зібране своїми руками опалювальне або водогрійне пристрій не рекомендується встановлювати в житловому приміщенні. Навіть при точному дії проходження кресленням і використанні високоякісним матеріалів не можна гарантувати його повну відповідність вимогам пожежної безпеки.
Піролізний агрегат має пристойний вагу і тому обов'язково встановлюється на цегельний або бетонний фундамент. Навіть при наявності ізолюючого шару відстань між меблями, стінами та корпусом приладу має становити не менше 20 см.
У приміщенні, де встановлюється саморобний піролізний котел, необхідно організувати додаткове вентиляційний отвір загальною площею не менше 100 кв.м. Також перед дверцятами топки повинен знаходитися захисний шар з негорючого матеріалу.