Зміст:
- Конструкція і компонування елементів установки
- Способи подачі повітря для горіння
- Виготовлення піролізного котла
- Розрахунок піролізного котла
- Пусконалагоджувальні роботи
- Підключення котла до системи опалення
- Висновок
З усіх видів опалювальних установок, працюючих на твердому паливі, найбільш ефективними вважаються агрегати, в яких при спалюванні дров або вугілля відбувається піроліз. Це процес допалювання газів, що виділяються з дров або вугілля при їх тлінні, що дозволяє передавати теплоносію майже всю енергію згоряння палива. Даний принцип використовує схема піролізного котла, в якій реалізовано виділення горючого газу з палива і його подальше спалювання.
Конструкція і компонування елементів установки
На відміну від класичних твердопаливних установок пристрій піролізних котлів тривалого горіння передбачає дві камери згорання замість традиційної топки. У першій камері здійснюється повільне горіння за рахунок недостатньої кількості повітря. При цьому паливо починає виділяти так званий піролізний газ, що перетікає у вторинну камеру разом з продуктами згоряння. Туди ж подається достатня кількість повітря, внаслідок чого газ горить і згорає, нагріваючи водяну сорочку агрегату.
Розташування двох камер може бути різним, оскільки опалювальні котли піролізного типу можуть працювати як на природній тязі димаря, так і з допомогою примусової подачі повітря вентилятором. В установках, що використовують природну тягу, вторинна камера розташована над первинною і повітря проходить через паливо знизу вгору. При штучно створюваної тязі головна топка, навпаки, знаходиться над камерою допалювання і потік повітря спрямований зверху вниз. Це відображають представлені нижче схеми пристрою піролізних котлів з різною компонуванням камер.
Способи подачі повітря для горіння
До висоті і діаметру димоходу пред’являються підвищені вимоги, коли схема подачі повітря в піролізних котлі передбачає використання звичайної тяги. Її повинно вистачати на подолання опору газоповітряного тракту установки і димохідної труби, а також на створення розрідження в топці величиною 16-20 Па. Підібрати діаметр можна з вихідного патрубка, а висота повинна бути не менше 5-6 м.
Примусова подача повітря в обидві камери може здійснюватися трьома способами:
Зазвичай схема піролізного котла, передбачає встановлення вентилятора в режимі нагнітання. Це пояснюється тим, що звичайний нагнітач за вартістю доступніше ніж димосос, так як останній повинен витягувати гази, що відходять з високою температурою. З цієї причини його конструктивні елементи коштують дорожче.
Провідні виробники піролізних котлів встановлюють на свої вироби димососи на вихід продуктів горіння. Причина – забезпечення безпеки для людини, що відкрила дверцята топки в робочому режимі. Димосос створює розрідження, тому полум’я не спалахне через відкритий отвір людині в обличчя.
При великій потужності установки виробниками застосовуються вентилятори для котлів обох типів, на вході і виході газоповітряного тракту.
Для того, щоб зрозуміти, як працює піролізний котел, рекомендуємо переглянути наступне відео.
Виготовлення піролізного котла
Ефективність цього виду установок на дровах стала причиною їх популярності у майстрів, які можуть виготовляти твердопаливні котли піролізного типу власними силами з наявних матеріалів. Процес цей досить трудомісткий і вимагає навичок виконання слюсарних та зварювальних робіт, деякого мінімуму інструментів та обладнання:
- апарат для електрозварювання;
- кутова шліфувальна машина;
- дриль електрична;
- набір слюсарних інструментів.
Якщо є навички, інструменти та велике бажання, то можна виготовити агрегат, використовуючи наступний креслення піролізного котла на природній тязі:
1 – повітряний канал; 2 – дверці для завантаження палива; 3 – дверцята вторинної камери; 4 – заслінка прямої тяги; 5 – первинна камера; 6 – верхня кришка; 7 – вхідний канал для подачі повітря; 8 – повітряна заслінка; 9 – патрубок для групи безпеки; 10 – вторинна камера допалювання; 11 – патрубок приєднання димоходу; 12 – форсунка; 13 – жаротрубний теплообмінник.
Матеріалом для виготовлення камер може служити жаростійка легована сталь, але це дорогий матеріал, тому майстри беруть просту вуглецеву сталь товщиною 5 мм Для захисту її від високої температури в нижній частині топки виконується футеровка піролізного котла вогнетривкою цеглою. Їм же потрібно захистити днище вторинної камери, куди спрямований факел полум’я. Для обшивки водяної сорочки застосовується листовий метал товщиною 3 мм, його приварюють до ребер жорсткості з смугової сталі. З такого ж металу виготовляють двері, кришку і обрамлення прорізів.
Передачу тепла від димових газів пристрій котла передбачає через жаротрубний теплообмінник, що знаходиться всередині водяної сорочки. Для його виготовлення підійдуть безшовні сталеві труби з вуглецевої сталі зовнішнім діаметром 48 або 57 мм. Кількість труб слід підібрати по необхідної площі поверхні теплообміну, для чого виконується розрахунок піролізного котла.
Враховуючи, що паливо в піролізних агрегатах горить довго (до 12 годин) і продуктивно, деякі власники класичних установок прямого горіння замислюються про те, чи можна їх модернізувати. Така переробка твердопаливного котла у піролізний можлива, але за умови, що топка агрегату зроблена з металу, а не чавуну. Колосникові решітки прибирається і з допомогою електрозварювання на її місці закріплюється перегородка, що розділяє головну топку і зольник, який буде виконувати роль вторинної камери. Між ними встановлюється форсунка. Крім цього, знадобиться організувати подачу повітря в обидві камери, треба виготовити повітряні канали і встановити їх, як показано на кресленні.
Як правило, переробка котла у піролізний відбувається не на заводських агрегатах, а на саморобних, це розширює можливості для вдосконалення конструкції. Можна змінювати прохідний перетин форсунки, розміри обох камер або площі поверхневого теплообміну, домагаючись найкращих показників тривалості горіння та підвищення ККД установки.
Розрахунок піролізного котла
Розрахунок починається з визначення величини температурного напору, С:
?= (?Т — ?t) / ln (?T / ?t)
В цій формулі:
- ?Т – перепад температур продуктів згоряння перед теплообмінником і після нього;
- ?t – різниця між температурами в трубопроводах подачі і повернення теплоносія.
Отримане значення ? підставляють у формулу:
S = Q / k / ?, де:
- Q – розрахункова потужність опалювальної установки, Вт;
- k – коефіцієнт теплопередачі, дорівнює 30 Вт / м2 ?С.
Укрупнений розрахунок потужності піролізного котла (Q, кВт) виконується виходячи з площі будівлі. Її значення потрібно приймати по зовнішньому обміру будинку, результат розділити на 10. Сенс цього в тому, що на обігрів кожних 100 м2 будівлі потрібно орієнтовно 10 кВт теплової енергії. Отриманий результат – це розрахункова потужність системи опалення, а джерело тепла приймається з коефіцієнтом запасу. Він залежить від регіону проживання і коливається від 1,1 до 1,5.
Пусконалагоджувальні роботи
Після того як збірка піролізного котла завершена, потрібно обов’язково перевірити герметичність зварних з’єднань. Водяна сорочка наповнюється водою, потім в неї накачується повітря, створюючи надмірний тиск. Неякісно зварені шви дадуть про себе знати протіканнями. Тепер можна проводити випробування, краще це робити на вулиці, подаючи проточну воду зі шланга. Якщо на агрегаті встановлена група безпеки, то можна наповнити резервуар котла водою і перевірити його роботу при критичному тиску 2-2,5 Бар. Порядок випробувань наступний:
- Приєднати тимчасовий димохід, завантажити в камеру паливо і відкрити заслінку прямої тяги.
- Припинити подачу проточної води, передбачивши для цього тимчасовий кран.
- Провести розпал та запуск піролізного котла. Як тільки дрова розгоряться, заслінку прямої тяги потрібно прикривати, щоб почався процес піролізу.
- Відкривши дверцята вторинної камери, переконатися в наявності факела полум’я. Тут потрібно регулювання піролізного котла, потрібно добитися рівного і сталого факела, відкриваючи або закриваючи повітряну заслінку.
- Закрити дверцята і спостерігати за показаннями термометра і манометра. У закритій водяній сорочці процес пароутворення може початися при досягненні тиску 1,5 Бар, в цей час треба уважно відстежувати температуру.
- Якісно зварені піролізні котли можуть витримувати тиск до 3 барів, але не варто ставити рекорди. Достатньо, якщо запобіжний клапан, настроєний на тиск 2 або 2,5 Бар почне скидати пар, тоді можна відкривати кран і відновлювати циркуляцію води. Заслінку подачі повітря слід закрити, щоб паливо почало затухати.
Будьте обережні, проводячи такі випробування, є небезпека обвариться окропом з необережності або при розриві водяної сорочки.
Підключення котла до системи опалення
Останній етап – підключення піролізного котла і виконання його обв’язки. Як і у всіх твердопаливних установках, треба виключити утворення конденсату на внутрішніх стінках топки під час розігріву. Це явище скорочує термін служби корпусу топки, оскільки конденсат містить включення сірки і буде викликати інтенсивну корозію металу. З цієї причини обв’язку котла опалення повинна бути виконана за схемою, що не допускає потрапляння в сорочку холодної води при розігріві.
Нижче наведена класична схема підключення піролізного котла до системи опалення з балансувальним вентилем між подавальним і зворотнім трубопроводами.
Перемичка утворює малий контур, в якому теплоносій приводиться в рух циркуляційним насосом. Наведена на схемі обв’язка піролізного котла опалення дозволяє воді циркулювати по малому контуру, прогріваючись разом з агрегатом. Триходовий термостатичний клапан почне підмішувати холодну воду з системи в той момент, коли в малому контурі температура води досягне заданого значення, зазвичай це 45-50 ?С.
Робоча температура в системі опалення лежить в межах 60-80 ?С, піднімати її вище доводиться рідко. Якщо при роботі в цьому діапазоні температур у вашому будинку прохолодно, то треба шукати причину в самій системі. Збільшувати температуру не має сенсу, це тільки збільшить витрату дров в піролізних котлі.
Висновок
Піролізні установки, зроблені своїми руками, набувають все більшу затребуваність. Причина – висока вартість котлів заводського виготовлення, саморобні агрегати часто виявляються єдиною альтернативою. Єдиний недолік — паливо для піролізних котлів повинно мати вологість не вище 25%, інакше процес піролізу буде слабким, що впливає на продуктивність установки.