Как сделать котел отопления на твердом топливе

Основная задача пиролизного котла заключается в обогреве помещений, что достигается путем сжигания древесины, которая обычно представлена прессованными брикетами, поленьями и отходами. Газогенераторный котел имеет несколько иную конструкцию, нежели традиционное твердотопливное оборудование, работающее на дровах. Однако даже это не является серьезной проблемой для тех, кто планирует сделать пиролизный котел своими руками.

Что такое пиролиз

Пиролиз представляет собой сложный технологический процесс. Его принцип работы заключается в разложении органических веществ под действием высокой температуры без доступа воздуха. Описанный этап происходит в нижней камере пиролизной печки.

Продуктами распада являются сажа и пиролизные газы. Далее, эти газы, переходя в специальную вторую камеру пиролизного котла, подвергаются сгоранию в большом количестве кислорода, что приводит к выделению энергии, рассеивающейся в виде тепла.

Таким образом, схема строения пиролизной печи достаточно простая. Ее основной компонент — система из двух камер: топка и камера для сгорания газа.

В топке, после горения сухого топлива, остается небольшое количество твердых остатков, а в верхней камере происходит догорание газа. Помимо этого, схема пиролизной печи предполагает специальную задвижку в дымоходе для регулирования поступления кислорода в камеру, тем самым уменьшая интенсивность работы агрегата, или же, наоборот, увеличивая ее.

Котел на дровах – основные преимущества

На рынке представлены различные устройства, использующие в качества топлива дрова. Наряду с теплоаккумулирующими печами потребителям доступны водяные и воздушные котлы. При этом более других востребованы именно пиролизные котлы. Главная их особенность состоит в том, что в процессе эксплуатации происходит горение не дров, а древесного газа, являющегося продуктом их сжигания. Горение дров не сопровождается возникновением сажи. Единственную проблему может доставить лишь зола, однако ее образуется очень мало. По этой причине необходимость в чистке установки возникает крайне редко.

Как они работают? Или где «собака зарыта»?..

Периодичность загрузки обычной печи — 2-3 часа. Такой малый промежуток времени обусловлен интенсивностью горения топлива. Практически большая часть теплоты, как говорится, «вылетает в трубу». Соответственно, КПД такого котла довольно низок. Кроме этого, остается достаточно большой объем продуктов горения: зола, шлак, сажа.

Увеличение периода горения на одной загрузке можно увеличить, управляя интенсивностью пламени. Это осуществляется ограничением подачи кислорода в топку печи, что приводит к переходу фазы активного горения топлива в фазу его тления. Продуктом такого процесса является пиролизный газ, который способен гореть при 200-800оС и выделять при этом значительное количество теплоты.

Тление топлива

Время одного цикла увеличивается в таком режиме до суток и более.

Недостатки газогенераторного котла:

  • Высокая стоимость конструкции. Конечно же, она окупится в процессе эксплуатации, но первоначальные вложения будут высокими.
  • Необходимо внимательно следить за влажностью топлива. Если влажность будет выше 20 процентов, придется досушивать топливо, иначе — котел погаснет.
  • Первичная камера может погаснуть из-за низкой температуры теплоносителя.
  • В большинстве моделей используется принудительная тяга с помощью специальных воздушных насосов, которые нужно подключать к электрической сети.

Плюсы и минусы пиролизных котлов

Прежде всего — лишь пиролизные котлы способны сжигать генераторный газ, т.е. аналогичные способности до дожигу пиролизных газов, рекламируемые производителями конвекционных котлов типа «Булерьян», не соответствуют действительности.

Положительные характеристики:

Отрицательные характеристики:

  • потребность в электроэнергии, необходимой для работы вентилятора (дымососа);
  • высокая стоимость, по сравнению с обычными отопительными котлами — примерно в 2 раза;
  • потребность в низкой влажности топлива, т.е. дрова должны обязательно быть сухими, иметь влажность не выше 20%;
  • в работе требует высокой нагрузки, при ее снижении ниже 50% стабильность горения нарушается, в дымовом канале накапливается деготь.

Делаем агрегат верхнего горения

Как уже говорилось выше, подобные котлы проще всего изготавливать из пропановых баллонов емкостью 50 литров. Для этого из резервуара нужно выкрутить вентиль и заполнить его водой, а потом отрезать верхнюю часть болгаркой по заводскому шву. Дальше надо сварить такие элементы:

Совет. Если нет возможности прокатать стальные листы на вальцах, сделайте рубашку в виде квадрата или многоугольника.

Сборка теплогенератора производится согласно представленному чертежу. Сначала устанавливаются колосники, потом – труба с грузом и верхняя крышка. После чего приваривается дымоход и устраивается водяная рубашка с наружным утеплением. Больше подробностей показано в следующем видео:

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.

Можно, конечно, купить печь, но интереснее создать её самому

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.

    Все элементы важно правильно изготовить, исходя из точного чертежа конструкции

  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.

    Инжектор необходим для пиролизной печи

  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.

    Все отделы печи должны быть оптимального объёма, а сама конструкция — устойчивой

  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.

Читайте также:  Как выполнить самостоятельную установку полотенцесушителя

Техника безопасности

Как самодельные, так и заводские устройства отопления запрещено устанавливать в помещении близко от легковоспламеняющихся поверхностей (в любом случае не менее 20 см.)

Обязательно использование предтопочного металлического листа, если основание не бетонное.

Вентиляция в помещении где установлен котел – обязательна (сечение окна не менее 100 см2).

Запрещено подливать жидкие средства для розжига на тлеющие угли.

При подкладке дров, для того чтобы избежать проникновения угарного газа в помещение, увеличивают тягу, закрывая отверстие для подачи вторичного воздуха.

Самодельными котлами не рекомендуется отапливать жилые дома. Только подсобные помещения.

Процесс изготовления твердотопливных котлов длительного горения своими руками: чертежи и сборка

Сразу следует оговориться, что конструкции могут иметь как верхнюю камеру сжигания газов, так и нижнюю. В первом случае продукты сгорания попадают в рабочее отделение под воздействием природных сил, а во втором – при помощи дополнительного приспособления для нагнетания воздуха.

Чертежи конструкции для самостоятельного изготовления

Так как котлы с наличием нижней камеры догорания сложны в изготовлении и требуют установки дополнительного оборудования при монтаже, рассматривать их не имеет особого смысла. Быстрее и экономнее сделать конструкцию с верхней камерой для сжигания газов.

Пример пошагового изготовления самодельного агрегата

Далее рассказывается, как самому сделать твердотопливный котел длительного горения, используя доступные материалы.

Применяемые элементы

Для изготовления конструкции потребуются:

  • труба сечением 500 мм и длиной 1300 мм;
  • труба с диаметром 450 мм и длиной 1500 мм;
  • труба сечением 60 мм и протяженностью 1200 мм;
  • два кольца шириной 25 мм и диаметром 500 мм;
  • металлические уголки и куски швеллера;
  • лист металла;
  • асбестовое полотно;
  • петли и ручки.

Корпус конструкции можно изготовить из такой трубы

Порядок сборки корпуса

В первую очередь трубы сечением 1500 и 1300 мм вкладываются друг в друга. Соединяются они с использованием кольца, изготовленного из уголка размером 25х25 мм. Из металлического листа вырезается окружность диаметром 450 мм и фиксируется к торцевой части трубы. Она выступает в качестве днища. В итоге должна получиться небольшая бочка.

С нижней стороны конструкции вырезается отверстие в форме прямоугольника 15х10 см для дверцы зольника. К проему крепится створка при помощи петлей, а также устанавливается задвижка.

Для конструкции можно использовать обычный газовый баллон

Чуть выше проделывается прямоугольное отверстие для топливной камеры. Размеры могут быть определены самостоятельно. От правильно подобранных габаритов будет зависеть удобство загрузки дров или другого топлива. По той же технологии устанавливается дверка с задвижкой.

Процесс изготовления твердотопливных котлов длительного горения своими руками: чертежи и сборка

В верхней части самодельной конструкции делается выпускной патрубок, с помощью которого отработанные газы будут поступать в дымоходную трубу. По бокам посредством сварки фиксируются патрубки, необходимые для подсоединения к отопительной системе строения. В них обязательно нарезается резьба.

Расположение патрубка для дымоходной трубы

Устройство воздушного распределителя

Процесс изготовления твердотопливных котлов длительного горения своими руками: чертежи и сборка

Из куска жести вырезается окружность с поперечным сечением на 20-30 мм меньше, чем диаметр внутренней части котла. В центральной части проделывается круглое отверстие для воздухораспределительной трубы. Его диаметр должен составить 6 см. Непосредственно в отверстие вставляется труба и приваривается к основе.

Распределитель воздуха со стабилизатором

К нижней части металлического блина крепятся куски уголка. С другой стороны путем сварки фиксируется петля, которая необходима для перемещения конструкции вверх и вниз. Для настройки подачи воздуха непосредственно в камеру сгорания устраивается заслонка.

Процесс изготовления твердотопливных котлов длительного горения своими руками: чертежи и сборка

Распределение воздуха при помощи приваренных уголков

Круг диаметром 500 мм, вырезанный из подходящего по размерам куска металла, вставляется в конструкцию. Верхний конец трубы заводится в отверстие, после чего верхняя крышка котла приваривается наглухо. К петле фиксируется трос, позволяющий опускать и поднимать распределитель.

Читайте также:  Как гильзовать старый кирпичный дымоход?

Вид собранной конструкции

Обратите внимание! Была представлена самая простая из всех схем твердотопливных котлов длительного горения. Своими руками собрать надежную конструкцию по ней не так сложно, особенно если есть опыт работы со сваркой и другими инструментами.

Отличия и преимущества

В обычных дровяных котлах и печах с водяным отоплением древесина сгорает довольно быстро, и одной загрузки дров хватает на 3-4 часа. Отопительное оборудование при этом требует постоянного внимания, ведь если огонь в топке потухнет, то теплоноситель остынет, и в доме станет холодно. Эта особенность твердотопливных котлов часто вынуждает домовладельцев устанавливать дополнительный электрообогрев или устанавливать котел длительного горения.

Котлы пиролизного типа, отличаются длительным временем работы на одной загрузке. Они могут использовать в качестве топлива дрова или пеллеты — прессованные отходы деревообработки. Длительность работы таких моделей обусловлена особым режимом работы, основанном на пиролизе.

Видео: принцип работы котла

Пиролиз — что это такое, и как его используют в котлах

Процесс горения древесины достаточно сложен. Она состоит из волокон целлюлозы, скрепленных связующим веществом — лизином. При нагреве эти связи разрушаются, и начинается выделение газа, а древесные волокна начинают темнеть и обугливаться. Газ, называемый пиролизным, содержит горючие элементы, в том числе водород. Нагреваясь от горячей поверхности тлеющего полена, он воспламеняется и образует яркий огонь.

Повышенное содержание кислорода в зоне горения увеличивает размер пламени. Это можно заметить при открывании топочной дверки — дрова сразу начинают гореть ярче. Сгорание пиролизных газов сопровождается активным выделением тепла, от чего тление дров усиливается, и очень скоро они сгорают до углей. Пламя при этом может достигать высоты более метра, при этом греется не только печь, но и дымоход, а горячие, не до конца прогоревшие газы с высоким содержанием сажи выходят в трубу.

Конструкция пиролизного котла позволяет сжигать дымовые газы в отдельной зоне дожига. При этом дрова в зоне газогенерации тлеют долго и равномерно, с постоянной температурой. Чтобы избежать активного горения топлива, поступление воздуха в загрузочную камеру ограничивают с помощью заслонки. К зоне дожигания газов воздух, напротив, нагнетают, иногда с помощью вентилятора, но чаще — с использованием естественной тяги.

Конструкция

Внешне котел пиролизного типа не сильно отличается от твердотопливного аналога. В корпусе из стали или чугуна расположена топка, оснащенная дверкой или люком для загрузки топлива. Топка может быть разделена на камеры газогенерации и дожига с помощью перегородок, но иногда деление условное, и процессы происходят в разных зонах топки.

Для чистки от золы в нижней части камеры загрузки топлива расположен колосник, а ниже — зольник с дверцей или ящиком для сбора золы. Отдельной дверцей для прочистки оснащается также зона дожига, так как в ней часто образуется сажа, и требуется ее прочистка.

Рядом с топкой расположен теплообменник, по которому циркулирует выбранный для системы отопления теплоноситель: антифриз, тосол или специально подготовленная вода. Он оснащен двумя штуцерами для подключения труб отопительного контура.

Для отвода дыма предназначен подключаемый к дымоходу патрубок, подсоединенный к топке в зоне дожига. Он может быть оснащен датчиками температуры и шибером для регулирования тяги.

Уровень автоматизации котла зависит от модели, при этом стоит отметить, что котлы с регулированием процесса горения энергозависимы, их установка возможна только при наличии бесперебойного электроснабжения.