Виды пиролизных печей, их принцип работы и устройство, преимущества и недостатки

Что такое пиролиз?

Под пиролизом подразумевается процесс получения и последующего сжигания горючего газа. Пиролиз — характерный процесс для твердотопливных котлов. Топливо помещают в закрытую камеру и постепенно уменьшают количество воздуха в ней. Дрова или уголь начинают тлеть. Углекислый газ, выделяемый во время сгорания топлива, поступает в другой отсек и смешивается с нагретым до определенной температуры воздухом. Происходит повторное горение. Основное преимущество пиролиза: он увеличивает количество времени горения и, соответственно, количество тепла. На открытом воздухе любое горючее сгорает быстро и выделяет минимальное количество тепла. В 50- годах прошлого века инженеры изобрели схему новейшего оборудования, подходящего для пиролиза. Из-за дороговизны и необоснованности, к разработке не приступили.

Устройство и принцип действия пеллетной горелки

Большинство пеллетных горелок предусматривает наличие следующих модулей:

Шнекового конвейера, посредством которого осуществляется подача гранулированного топлива в камеру сгорания;
Приводного электродвигателя;
Электронным контроллером, отслеживающим параметры сгорания топлива и обеспечивающим внесение своевременных корректив в работу устройства;
Специального датчика, контролирующего количество кислорода в отработанных газах;
Гофрированного рукава, позволяющего предотвратить возгорание пеллет в бункере при возникновении обратной тяги;
Камеры сгорания со встроенной колосниковой решеткой;
Нагнетающего вентилятора, обеспечивающего подачу воздуха, необходимого для эффективного сжигания пеллет. Количество подаваемого в камеру сгорания воздуха зависит от частоты вращения вентилятора и регулируется автоматикой в зависимости от выбранного температурного режима;
Электрического ТЭНа, обеспечивающего автоматический розжиг гранул в камере сгорания.

Принцип работы пеллетной горелки

Из внешнего бункера гранулы попадают в загрузочное окно шнекового транспортера, который доставляет пеллеты в камеру сгорания горелки. Интенсивность горения зависит от количества поступающего в камеру сгорания топлива, непосредственно связанного с частотой вращения вала приводного электродвигателя. Необходимая для обеспечения заданного температурного режима частота вращения двигателя регулируется электронным контроллером.

Не менее важным фактором для обеспечения стабильности процесса горения и полного сжигания топлива является наличие в камере сгорания достаточного количества кислорода. В пеллетных модулях подача воздуха в камеру сгорания осуществляется с помощью специального вентилятора, также управляемого электронным контроллером.

Схема регулировки температуры теплоносителя выглядит следующим образом:

Из бункера, с помощью шнекового транспортера пеллеты поступают в камеру сгорания. Одновременно с этим, включается вентилятор, обеспечивающий подачу воздуха.
По сигналу контроллера происходит воспламенение гранул с помощью электрического ТЭНа;
Как только температура теплоносителя достигает заданного значения, термодатчик передает соответствующий сигнал электронному блоку управления, который переводит устройство в ждущий режим;
В случае снижения температуры теплоносителя ниже запрограммированного значения, датчик температуры снова подает сигнал на электронный контроллер. Автоматический блок управления включает вентилятор, обеспечивая тем самым дополнительный приток кислорода в камеру сгорания. Избыток кислорода приводит к увеличению интенсивности процесса горения и теплоноситель вновь разогревается до заданной температуры.
Если в ждущем режиме произошло затухание гранул, АСУ подает соответствующий сигнал на электрический ТЭН, обеспечивающий автоматический розжиг.

Несмотря на то что принцип работы пеллетной горелки не отличается особой сложностью, стоимость этого агрегата достаточно высока. Для сокращения материальных затрат, связанных с переоборудованием котла на пеллетное топливо, некоторые владельцы твердотопливных отопительных агрегатов изготавливают пеллетную горелку своими руками. Как и любое другое производство, изготовление этого устройства начинается с создания комплекта технической документации, проще говоря, чертежей.

Что такое пиролиз

Суть пиролиза заключается в том, что при температуре от 200 до 800 градусов (в условиях недостатка кислорода) происходит газификация древесины – она обугливается и тлеет, постепенно распадается на твёрдый углеводород (кокс), смолы и смесь неконденсируемых горючих газов. Выделяемый топливом пиролизный газ можно дожигать отдельно от твёрдого остатка, что даёт возможность получить дополнительную тепловую энергию. Используя уникальные свойства данного процесса, есть возможность создать полноценное отопительное устройство для обогрева крупного дома. По такому же принципу работают походные пиролизные минипечи, которые своими руками собирают туристы и любители активного отдыха на природе.

Это фабричная походная печка. Аналогичные по конструкции изделия собирают из жестяных банок и коробов

Фактическая теплота горения высвобождаемых газообразных продуктов может отличаться в разы (примерно от 3 до 15 МДж/м3), теплотворность дожига зависит от состава газовой смеси. В свою очередь, состав пиролизного газа определяется способом подвода тепла для нагрева топлива, скоростью и конечной температурой протекания процесса. От этих же условий будет зависеть процентное соотношение получаемых твёрдых и летучих компонентов.

Обратите внимание! Во время топки пиролизной печитвёрдый остаток (уголь) горит в штатном режиме. При этом его теплотворность в два с половиной раза выше, чем у древесины

Принцип работы пиролизных отопительных устройств

Что такое пиролиз

Это фабричная походная печка. Аналогичные по конструкции изделия собирают из жестяных банок и коробов

Конструкция и составные части

Перевозимые агрегаты строят из жаропрочной нержавейки. Устройство состоит из сушильного реактора, пиролизного реактора, камеры охлаждения твёрдых пиролизных продуктов и реактора, в котором охлаждается и конденсируется парогазовая смесь углеводородов.

Модули мобильного агрегата установлены на единую раму. В процессе утилизации отходы непрерывно двигаются сквозь реакторы по шнековым транспортёрам. Система подачи отходов работает от мотор-редуктора, движение передаётся зубчатой или цепной передачей. Сама установка перемещается на автоприцепе или грузовом шасси.

Компоненты простейших стационарных установок немного другие, но принцип работы тот же:

реторта — ёмкость для отходов, устойчивая к нагреву;
топочная камера — отсек, в котором проходит нагрев ТБО и сам пиролиз;
теплообменник — устройство для охлаждения и конденсации газа до состояния жидкости.

Продвинутое оборудование оснащено сушильными камерами, измельчителями, датчиками температуры, концентрации веществ в выбросах и т.п.

Стоит ли делать своими руками

Если есть необходимые знания, возможности и чертежи, то пиролизный котёл можно изготовить самостоятельно. Среди населения популярна схема пиролизного котла Беляева. Простой эту технологию назвать нельзя, тем не менее она является одной из самых доступных и реализуемых.

Схема котла. Источник фото: balserv.ru

Чтобы изготовить пиролизный котёл своими руками по чертежам, нужно:

металлическая труба (Д32,57,159 мм);
профильная труба (20х20, 80х40, 60х30 мм);
лист металлический;
шамотный кирпич;
насос подачи воздуха;
датчик температуры.

Помимо этого понадобится инструмент, аппарат для сварки. Нужен будет помощник. Сперва изготавливаются листовые части установки, отрезаемые точным инструментом, а затем, следуя пошаговой инструкции, выполняется остальная работа по сборке самодельного котла.

Конструкция крематора

Чтобы понять принцип работы печей пиролиза необходимо ознакомиться с их устройством.

Крематорий для утилизации биологических отходов состоит из пятнадцати элементов:

Камера горения.
Дверца для загрузки продуктов горения.
Горелка.
Камера дожигания.
Контроллер.
Датчики.
Лебедка.
Дверца для удаления пепла.
Стальной корпус.
Огнеустойчивая теплоизоляционная панель.
Защитное покрытие.
Колосниковая решетка.
Дверца загрузочного окна с термоустойчивой прокладкой.
Салазки печи для утилизации биоотходов.
Труба для отвода дыма.

Классический чертеж печи пиролиза

Технологическая схема функционирования печи пиролиза включает в себя четыре основных этапа:

Загрузка. Отходы закладывают в рабочую камеру и плотно закрывают люк. Количество топлива зависит от мощности агрегата. Сжигание. После включения горелки рабочая температура сохраняется в автоматическом состоянии. Остывание. Когда устройство отключится необходимо выждать некоторое время. Очистка

Остывший пепел требуется осторожно извлечь, чтобы не повредить теплоизоляционный слой. Печь для утилизации биологических отходов наделена неоспоримым преимуществом – легкость в эксплуатации

После загрузки отходов в камеру нужно просто привести в действие систему горения. По истечении времени таймер сам ее отключит. Пока биоотходы горят присутствие оператора не обязательно. Другие способы утилизации требуют намного больше затрат времени и сил

Печь для утилизации биологических отходов наделена неоспоримым преимуществом – легкость в эксплуатации. После загрузки отходов в камеру нужно просто привести в действие систему горения. По истечении времени таймер сам ее отключит. Пока биоотходы горят присутствие оператора не обязательно. Другие способы утилизации требуют намного больше затрат времени и сил.

Варианты самостоятельной сборки

Печь для пиролиза довольно дорогая, поэтому многие владельцы задумываются о том, как это сделать своими руками.

Домашние конструкции могут быть изготовлены из различных материалов, таких как газовые баллоны, баллоны, бочки, кирпичи и многое другое.

В зависимости от материала производства, все печи разделены условно:

Разумеется, в последнее время такие конструкции претерпели некоторые изменения, позволившие значительно повысить их эффективность. Что касается металлических печей, то они особенно популярны. Дело в том, что они могут быть даже изготовлены из старого газового баллона.

В В зависимости от принципа работы, используемого топлива и материала, все печи подразделяются на эти типы печей: печь, работающая на обработанном масле; Печь Кузнецова; Девушка из Лачина; булевскую печь; Бубафон.

Принцип действия всех этих конструкций один — догорание газа, выбрасываемого из топлива. Однако при выборе промышленного образца необходимо учитывать некоторые специфические особенности каждого типа.

Например, печи, работающие на отработанном масле, нежелательны для использования в ванных комнатах и других жилых помещениях. Они идеально подходят для обогрева гаражей и других нежилых помещений.

Конечно, следует иметь в виду, что маленькие печи, работающие на отработанном масле, имеют высокую производительность. Для работы вам понадобится только одна чашка масла.

Из кирпича

Мы должны построить печь:

Керамический и шамотный кирпичи; Стальные листы; Чугунные решетки; Вентилятор мощностью 300 Вт; дверь пожарной камеры и взрывающаяся дверь; сварочный аппарат; упражнение; болгары и другие.

С помощью этих материалов и инструментов вы можете построить печь своими руками. Конечно, не стоит забывать некоторые нюансы, от которых будет зависеть прочность и эффективность работы отопительной конструкции.

Если вы выбрали кирпичную печь, то процесс строительства выглядит следующим образом:

Все работы выполняются в соответствии с заранее составленным планом, который лучше согласовывается со специалистом.

При необходимости конструкция может быть декорирована. Для этого часто используются облицовочные камни, камни и другие материалы, способные выдерживать высокие температуры.

Из газового баллона

Особенностью печи Boubafon является то, что ее можно использовать для приготовления различных видов топлива.

Инструменты необходимы для того, чтобы сделать такую конструкцию своими руками:

молотком; Болгарский; Сварочный аппарат и электроды; Плоскогубцы.

Процесс изготовления печи «Бубафонья» осуществляется именно в таком порядке:

Отрежьте верхнюю выпуклую часть бака.

Внимание: Отрежьте верхнюю часть цилиндра ниже или выше сварного шва, так как сварной шов усиливается изнутри металлической пластиной, которая может усложнить процесс резки. В центре открывается канал

В верхней части корпуса резервуара имеется отверстие для дымохода

Сделайте газорассеивающее устройство с трубкой, через которую кислород подается во вторую камеру. Приварить дымовую трубу

В верхней части корпуса резервуара имеется отверстие для дымохода. Сделайте газорассеивающее устройство с трубкой, через которую кислород подается во вторую камеру. Приварить дымовую трубу

В центре открывается канал. В верхней части корпуса резервуара имеется отверстие для дымохода. Сделайте газорассеивающее устройство с трубкой, через которую кислород подается во вторую камеру. Приварить дымовую трубу.

Как видите, плиту легко построить собственными руками из баллона с газом

Но стоит обратить особое внимание на обрезку резервуара. Прежде чем работать с болгарской женщиной, убедитесь, что в баке нет газовых остатков, бак полностью заполнен водой

Пиролизный котел – принцип работы

Как работает данный котел? Котел состоит из следующих элементов:

Камера газификации
Камера дожигания
Система подачи воздуха (первичная, вторичная)
Водяная рубашка
Колосниковая решетка

Принцип работы заключен в следующем:

В камеру газификации загружается топливо и поджигается.
Из топлива начинает вырабатываться газ.
В камеру подается первичный воздух, и из-за избытка давления газ начинает поступать в нижнюю камеру дожигания.
В камеру дожигания подается вторичный воздух, и образовавшаяся смесь горит при большой температуре.
Вода, находящаяся в водяной рубашке котла, нагревается и подается в систему отопления, одновременно во входную часть рубашки подается обратка.
Используемый теплоноситель служит одновременно охладителем котла.

Изготовление пиролизных печей

Решая, как смастерить пиролизную печь своими руками, необходимо учитывать площадь и тип обслуживаемого пространства. Работы выполняются на основе чертежей, для создания которых необходимо определить размеры и форму корпуса, уточнить тип расположения отсека для закладки твердого топлива и камеры дожигания газов.

Материалы и инструменты

Для изготовления металлической установки пиролизного горения следует собрать следующий набор подсобных материалов и инструментов:

стальные листы толщиной в 3-4 мм марки Ст20;
уголки стальные 50 мм – 4 шт;
труба d50;
арматурные элементы;
трубы для дымохода d120;
кирпичи – 15 шт;
электросварочный аппарат плюс электроды;
электродрель, болгарка;
молоток, строительный уровень, рулетка, маркер.

Для изготовления металлической установки пиролизного горения следует не забыть про болгарку При выборе материалов для самостоятельного изготовления газогенератора стоить отдать предпочтение качественным и надежным ресурсам, от этого зависит эффективность устройства и безопасность эксплуатации.

Чертежи и расчеты

Чертеж изделия можно сделать самостоятельно, взяв за основу изображение выбранного агрегата. Далее, учитывая особенности устройства, проводят расчет необходимой мощности. Для этого сначала определяют требуемую мощность установки в режиме пламенного горения, далее вычисляют параметры при режиме газогенерации.

Далее рассчитывают объем топливной закладки, который необходим для обеспечения необходимой мощности. Для этого вычисляют массу топлива, учитывая, что ресурс сгорает только на 80%. При этом стоит помнить, что КПД самодельного очага пиролизного действия в среднем равен 50%.

В конце рассчитывают объем топки с учетом того, что коэффициент загрузки не должен превышать стандартное для этой отрасли значение 0,63.

Выбор и подготовка места

Выбирая место установки печной конструкции, следует учитывать, что пространство вокруг любого очага должно соответствовать требованиям пожарной безопасности:

оформляется площадка-основа в виде платформы с ровной поверхностью из негорючих материалов;
габариты основания должны быть больше, чем параметры возводимой конструкции;
между агрегатом и стенами помещения выдерживается расстояние не менее 80 см;
поверхности стен покрывают жаропрочными облицовочными материалами.

Для обеспечения безопасной эксплуатации поверхность пола не менее 1,2 м перед отопительным агрегатом укрепляется негорючим покрытием.

Изготовление и установка

Работы выполняются в следующем порядке:

В начальном этапе делают необходимые заготовки в виде элементов для вертикальных стоек. Далее по ширине установки отмеряют горизонтальные компоненты, после чего детали каркаса сваривают. При изготовлении стенок в передней панели проделывают отверстия для топки и зольника, оснащают их крепежными элементами для установки навесных дверок. Для монтажа колосниковой решетки и поддона с перфорацией, разделяющей топочный отсек от камеры дожига, к внутренней поверхности крепят уголки.
В боковую стенку необходимо врезать поддувало с заслонкой. Для этого из короткого отрезка трубы заготавливают поддувало, просверлив отверстие для оси заслонки. Из арматуры делают ось заслонки, к которой приваривают стальной диск, параметры которого соответствуют внутреннему диаметру поддувала.
Начиная с днища, сваривают детали корпуса, далее укладывают колосниковую решетку с элементом перегородки. После чего приваривают крышку.
В отверстие крышки вваривают отвод с углом поворота 90° для подключения корпуса к дымоходу. К отводу присоединяют боров – горизонтальный участок длиной 1 м. Он нужен для того, чтобы задерживать выход газов из камеры дожигания.

Пример изготовления пиролизной печи своими руками Шиберную заслонку, которая устанавливается в конце горизонтального участка, выполняют по тому же принципу, что и заслонку поддувала. Но в этом случае диаметр шибера должен быть меньше внутреннего диаметра трубы, также на диске вырезается сектор в ¼ основы.

Процесс сооружения

Устройство пиролизной печи сложное и требует профессионального подхода. Отопительный прибор выполняется в форме цилиндра или прямоугольника, поэтому сначала необходимо сделать заготовки из равнополочного уголка. Нужно изготовить элементы вертикальных и горизонтальных стоек высотой в 1 метр и сварить их в каркас.

Затем создаем стенки, и для этого в передней панели делаем два проема для камеры горения и золы. На готовые компоненты привариваем крепления для создания навесной дверцы. К внутренней стороне присоединяем по одному уголку – они нужны для монтажа решетки и поддона, который будет изолировать отсек сгорания от емкости для дожигания газов.

После выполняем следующий алгоритм:

Выбираем боковую стенку на уровне отделения для сжигания топлива и врезаем поддувало с заслонкой, которая создается из части металлической трубы диаметром не более 60 мм. Далее делаем отверстие под топкой калибром в 0.85 см и вставляем туда ось для задвижки (выполняется из арматуры), которая должна выступать с одной стороны, чтобы вы смогли сделать хвостовик (ручку для удобства использования). После крепим стальной диск, который соответствует протяжению поддувала. Чтобы зафиксировать положение заслонки, приделайте пружинную рукоять.
Создаем днище и поддон с решеткой. К этой конструкции крепим крышку. Перегородка, что отделяет камеру сжигания, должна иметь несколько проемов, общий объем которых не превышает 8% от площади всей детали. Также между краем и стенкой установки оставляем свободное пространство в ¼ длины отсека.
Подключаем печь к дымоходу, а к отверстию привариваем отвод с диаметром около 120 мм. К нему необходимо горизонтально приделать лист, который будет задерживать выход газа из камеры переработки.
Добавляем затвор, который выполняется по тому же алгоритму.

Готовую конструкцию можно улучшить, превратив ее в конвектор. Для этого внутри устанавливаются трубы или изогнутые детали.

Газовый баллон для пиролизной печи

Сделать пиролизную печь из газового баллона несложно. Что необходимо для этого сделать.

Печка пиролизного типа из баллона

В первую очередь внутри баллона надо сделать перегородки для камеры дожига. Для этого можно нарезать из листового железа круги диаметром равным внутреннему диаметру баллона. На каждом круге надо вырезать сегмент. В конечном итоге должно получиться больше, чем полукруг.
Полученные детали устанавливаются внутрь резервуара, где они привариваются по периметру электросваркой

Очень важно правильно установить обрезанные круги. Необходимо установку провести так, чтобы свободное от отрезанного элемента место оказалось напротив точно такого же, только другого отрезанного круга

То есть, должна получиться многоступенчатая камера, собранная из этих кругов перегородок, которые собранные в одну систему будут собой представлять змеевик. По нему и будут пиролизные газы от топки подниматься к дымоходу. Здесь же они будут обогащаться кислородом и сжигаться полностью.
Обязательно в стенке баллона напротив первого этажа камеры дожига надо сделать несколько небольших отверстий диаметром 3-5 мм. Отверстия делаются сверлом и дрелью.
Конец созданного канала камеры дожига соединяется с выходным патрубком, который станет началом дымохода. Поэтому сбоку или сверху баллона делается отверстие под патрубок, и с внешней стороны он приваривается.
Как и в любой печи, в пиролизной надо сформировать топку. Для этого в баллоне делается отверстие прямоугольной формы под дверцу. Через нее будет производиться закладка топлива.
Чуть ниже отверстия устанавливается колосниковая решетка, которую можно изготовить из того же металлического листа, в котором надо просверлить отверстия. Можно сделать ее из арматуры в виде сетки.
Ниже дверцы с той же стороны, где она будет установлена, надо сделать несколько отверстий для подачи первичного воздуха.

Данная конструкция дает возможность поджиг производить сверху топлива. Воздух будет проникать через массу уложенных топливных брикетов и попадать в зону тления. Его будет не очень много, что не даст топливу загореться в полную силу. Кстати, в качестве топлива в пиролизных печах могут использовать опилки, мелко нарубленные стебли или листа, лучше запрессованные, мелкой фракции уголь. Сегодня производители пиролизных котлов предлагают к ним свое топливо, которое изготавливается из любых растительных материалов. Они прессуются в небольшие гранулы, которые называются пеллетами.

Пиролизная печка из газового баллона с прессом

Из газового баллона можно изготовить более простую конструкцию печки пиролизного типа.

Срезается верхняя полукруглая крышка баллона.
Срезается часть боковины под отверстие для топки.
Устанавливается колосниковая решетка.
Вырезается из металлического листа блин диаметром, который будет чуть меньше внутреннего диаметра баллона.
В блине делается отверстие под дымоходную трубу, которая к нему и приваривается.
Эту конструкцию надо утяжелить, для чего с нижней ее стороны привариваются четыре куска швеллера. При этом дымоходное отверстие не должно быть закрыто.
В вырезанной крышке баллона также делается отверстие под дымоход.
Навешивается дверца.
Делаются небольшие отверстия ниже топки.

Схема работы пиролизной печи из газового баллона

Печь готова, можно ее загружать. Загрузку делают больше половины объема полученного пространства. Поджиг можно производить снизу или сверху. Устанавливается сверху пресс, изготовленный из металлического блина, усиленного швеллерами. Его основная задача – прижимать топливо к зоне горения (тления), при этом между стенками пресса и поверхностью уложенного топлива остается пространство, сформированное швеллерами. При сжигании топлива пресс будет опускаться, оставляя зазор одинаковым во время всего процесса работы пиролизной печи.

Между краями блина и стенками баллона также есть зазор, через который угарные газы поступают в зону дожига, образованной крышкой печи и верхней плоскостью пресса. Обычно такой агрегат называют печкой длительного горения. Как показывает практика, одной закладки хватает на 6-10 часов в зависимости от объема топочной камеры.

Пиролизная печь Лачиняна

Пиролизная печь для отопления дома

Что такое пиролиз?

Устройство и принцип действия пеллетной горелки

Что такое пиролиз