Твердотопливный котел с водяным контуром. Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром. Общие принципы устройства

К отлы на твердом топливе – это альтернатива газовым и электрическим отопительным устройствам. Газогенераторные или пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром – это приборы, позволяющие сжигать не только твердое топливо, но и топливные газы, которые при этом выделяются. Такой принцип использования энергии хорош для окружающей среды и позволяет экономить топливо. Есть и недостатки – жесткие условия эксплуатации и высокая цена. Как определить золотую середину и извлечь максимальную выгоду – в материале ниже.

Можно ли подключиться к другой системе отопления?

Учитывая продолжающиеся и высокие затраты на нефть и другие виды топлива для отопления, нас постоянно спрашивают о том, чтобы связать автоматические системы топливного котла с дровяным топливом, чтобы управлять текущими расходами. Мы снова и снова повторяем одно и то же. Вот краткое изложение наиболее часто повторяющихся пунктов.

Нет, ты не можешь! Вы не можете сделать это по дешевке! Возникают технические проблемы, требующие относительно дорогостоящего комплекта для преодоления, а также услуги хорошо подготовленного инженера-теплотехника. Самые большие водонагревательные печи на рынке будут генерировать около 80 тыс. Бтту, но они огромны! Небольшой котел для кухни или приусадебного участка, будет предлагать большую эффективность, более высокие диапазоны производительности часто при сопоставимых ценах.

Газогенераторный котел

Газогенераторные или пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром – это котлы, которые сами генерируют горючие газы из того топлива, которое в них помещается. Водяной контур – это одновременно часть отопительной системы и системы безопасности котла.

Вы не должны полностью откачивать систему обогрева твердого топлива. Если вы используете масляный или газовый котел, и есть выключение питания, останавливается насос центрального отопления, но котел перегревается и гаснет. Твердая топливная система будет продолжать производить горячую воду, пока в огне горит топливо.

Вы должны спроектировать «Гравитационную цепь», т.е. часть вашей системы отопления, которая не полагается на работу насоса, что позволяет горячей воде циркулировать от котла и остывать. Ваши котлы подключены к вашей системе отопления с помощью труб большого диаметра. Часто 28 мм и иногда на больших системах на 35 мм.

Пиролиз как физико-химический процесс

Горение – сложный процесс, в результате которого образуется много сажи и газов. 30% от всего объема выделяемых веществ составляет углекислый газ, остальное – это угарный газ, оксид азота, метиловый спирт, фуран, уксусная кислота, бензол, ацетон и огромное количество других летучих веществ. Все, кроме СО 2 , можно доокислить, то есть сжечь снова, получив при этом еще некоторое количество тепловой энергии.

Поставьте себя в положение воды в вашей системе. Если вы просто захватили две большие трубы, чтобы подключить новый котел к вашей системе, собираетесь ли вы принять жесткий путь вниз по трубам из микроволок к радиаторам, когда есть простая, большая труба, чтобы спуститься? Если вашему масляному или газовому котлу постоянно разрешается нагревать водяную рубашку с твердым топливным котлом, конечным результатом может быть ваш счет за отопление, а не вниз.

Большинство из нас очень привыкли к нашим игрушечным игрушкам, большинство из которых излишни! Конечно, вы можете поместить часы в свою твердую топливную систему, но так как вам придется вставать утром, чтобы поставить журнал в любом случае, в чем смысл?!

Пиролиз – это двухступенчатый процесс, при котором сначала стимулируют выработку топливных газов, а затем их сжигают. Для этого твердое топливо поджигают и дают ему заняться, затем сокращают доступ кислорода, стимулируя тление. Тление дров протекает при температуре 200 – 800 градусов, уголь и углеводородные материалы тлеют при температурах до 1300 – 1500 градусов. При этом активно выделяются газы, которые при атмосферных условиях мало активны или инертны.

Комнатный термостат, аналогичным образом, может требовать тепла, когда вы не дома, чтобы накормить огонь. Производители котлов на твердом топливе параноидально относятся к элементам управления, не без оснований. Плохо установленная система управления не только будет приводить вас в движение, но даже может разрушить ваш котел, если он не настроен для предотвращения образования конденсата.

Как выбрать твердотопливный котел для отопления дома

Небольшая плита, в средней гостиной, будет генерировать так много тепла, что радиатор в этой комнате будет выключен. Большая печь с дверями, открытыми в другие комнаты, может нагревать значительную часть вашего имущества, а радиаторы выходят из системы, когда дом нагревается. Результат, уровень комфорта повышается.

В камере горения внутри котла температуры чрезвычайно высоки, эти газы вступают в реакцию с поступающим извне кислородом. Атмосферный воздух сначала проходит по специальным воздуховодам, прогревается до описанных выше температур и лишь после этого его смешивают с топливными газами. Происходит интенсивное дожигание газовой смеси. Внешне это выглядит как горение природного газа, подаваемого под большим давлением, образуется мощный устойчивый факел. Выделяемое тепло составляет от 4 до 10% от всего тепла, производимого котлом.

Он или она вложили много времени, усилий и часто получают наличные деньги, чтобы научиться правильно и безопасно делать это. И простая, но часто забытая точка. Как вы находите такого инженера? Затем спросите у инженера ссылки. Все больше и больше в наши дни солнечные панели или другие возобновляемые источники энергии, такие как тепловые насосы, объединяются с системами твердотопливного и обратного котлов. Либо как новая сборка, либо как часть модификации. Было бы необычно иметь систему, объединяющую солнечный, масляный котел и твердую топливную плиту в один резервуар - такой, как на диаграмме ниже.

Как работает котел

Пиролизные или газогенераторные котлы длительного горения с водяным контуром представляют собой камеру, снабженную специальными перегородками и воздуховодами. Особая конструкция поддувала позволяет регулировать количество подаваемого кислорода. В верхней части котла, где происходит дожигание, расположены форсунки, которые разделяют газ на мелкие потоки для того, чтобы снизить интенсивность горения. Колосник расположен выше, чем обычно, он устанавливается таким образом, чтобы расстояние до дна было не менее ¼ от общей высоты котла. Это нужно для того, чтобы обеспечить достаточное пространство для отвода газов.

Как солнечная, так и контур котла являются насосно-компрессорными цепями - вода вращается вокруг них циркуляционным насосом. Цепь печи отличается; там нет насоса. По соображениям безопасности он использует гравитационный поток для нагрева бака. Разность температур между горячей плитой и охладителем создает естественную циркуляцию воды между ними. Это иногда называют термосифоном.

Это, однако, может вызвать некоторые необычные проблемы. В хорошие дни солнечные батареи нагревают дно резервуара, нагревая воду внутри. В других случаях эта вода может нагреваться котлом. Особенно, если это тепло, печь, вероятно, не будет гореть - так будет холодно.

Свежий воздух, необходимый для доокисления, подается снизу, проходит по специальному воздуховоду наверх к зоне горения газов, при этом разогревается до рабочей температуры. В верхней части котла расположены специальные трубки с отверстиями, которые помогают распределять газы равномерно.

Особенности конструкции различных пиролизных котлов

Разность температур между нагретой водой в баке и неосвещенной и неподвижной холодной печью будет достаточно высокой, чтобы начать циркуляцию между ними. Это тот же термосифонный эффект, но работает в обратном направлении. Холодная печь начнет вымывать тепло из бака, охлаждая его. Это тепло теряется либо до дымохода, либо в воздух в помещении, где находится печь.

Если это тепло исходит от ваших солнечных панелей, вам придется компенсировать потерю с помощью погружного нагревателя или путем вызова в масляный котел. Если бы это произошло от вашего котла в одиночку, тогда вам нужно будет управлять котлом дольше. В любом случае это стоит вам денег. И никому не нравится удивление, которое приходит от включения того, что, как ожидалось, было бы горячим душем, только чтобы встретить прилив теплой воды.

Всю циркуляцию внутри котла обеспечивает электрическая турбина. Без нее в условиях недостатка кислорода горение и доокисление невозможны. При отключении электричества необходимо открывать шибер для обеспечения естественной тяги, при этом котел продолжает работать в режиме обычной твердотопливной установки.

Похоже, быстрое и простое решение состоит в том, чтобы просто заменить солнечные и нагревательные соединения в баке. Это будет означать, что печь теперь нагревает весь резервуар снизу. Теперь солнечная энергия будет нагревать только верхнюю половину резервуара. Модификация будет выглядеть так.

Нижняя часть бака останется прохладной, если не загорится печь, а значит, не будет разницы температур, чтобы запустить термосифон. Это решает проблему термосифона, но вводит новую. Этот подход эффективно уменьшает количество горячей воды, доступной на солнечных батареях. Все, что было бы потеряно для Термосифона, никогда не будет получено в первую очередь. Вместо того, чтобы терять горячую воду, теперь у вас ее никогда не было. Кроме того, если это модификация существующей системы, вам придется учитывать стоимость найма водопроводчика для выполнения работы или время, чтобы сделать это самостоятельно.

Видео: пиролизный котел: мифы и реальность

Виды газогенераторных котлов

Принцип работы всех газогенераторных котлов одинаков, однако существуют разные варианты конструкции:

Котел с водяной рубашкой – корпус его состоит из двух слоев металла, между которыми течет вода.
Котлы с змеевиками – устройства с неэффективной системой теплообмена, выпускаются приборы малой мощности.
Энергозависимые и энергонезависимые котлы. Процесс пиролиза возможен только с принудительной циркуляцией. Энергонезависимые газогенераторные котлы – это миф, без электричества это устройство может работать только в режиме обычного .

От трех до пяти часов было бы хорошим минимумом для квалифицированного водопроводчика. Ясно, что это не идеальное решение. Он решил одну проблему, но в некотором роде создает еще один в этом процессе. Это означает, что мы всегда ищем лучшее решение проблемы.

Видео: котлы пиролизные длительного горения – индивидуальное изготовление

Как с точки зрения экономической эффективности, так и с точки зрения долгосрочной эффективности. Это было решение, которое мы предложили. Твердый топливный клапан - это устройство, предназначенное для автоматического регулирования потока воды, поступающего из котла или печи с твердым топливом. Целью загрузочного клапана является то, что печь будет нагреваться быстрее и горят, уменьшая коксование дымохода и минимизируя внутреннюю коррозию. Это происходит путем отвода потока воды, поступающего из печи, назад к печи в короткой петле, минуя остальную систему отопления.

Статья по теме:

Преимущества и недостатки

Принцип пиролиза, который частично реализуется в бытовых газогенераторных котлах, используется в промышленности для утилизации различных отходов. Сжигание и многократное доокисление продуктов распада – это способ снизить количество вредных выбросов в атмосферу. После того, как в газогенераторной установке или в бытовом котле прогорает топливо и газы, в атмосферу выбрасывается только углекислый газ и водяной пар.

Эта диаграмма показывает, как работает клапан. Когда холод, клапан переключается на отвод, рециркулируя воду обратно в печь, а не через бак. Когда он прогревается, клапан переключается в открытый режим, позволяя воде течь в резервуар, как показано ниже.

Плюсы и минусы пиролизных устройств

Но какова актуальность этого для нашей термосифонной проблемы? Когда печь с твердым топливом в вышеуказанной системе холодная, Погрузочный клапан будет закрыт. Он эффективно изолирует печь в своем коротком замыкании, пока печь не нагреется. Это означает, что холодная вода в печи не может течь к резервуару. Это также означает, что теплая вода из бака не может течь обратно в холодную печь.

Польза для экологии от таких котлов очевидна, однако с точки зрения эффективности и удобства они серьезно уступают например, котлам длительного горения. Разогнать котел до таких параметров, при которых возможен пиролиз, непросто. Для этого нужна высокая температура и некоторое время. Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром останавливается при следующих условиях:

Поэтому модификация, которую мы в конечном итоге внесли в исходную систему выше, выглядела следующим образом. Если печь холодная, клапан переключается на переадресацию. Когда печь будет гореть, клапан откроется, как только вода достигнет достаточно высокой температуры, что позволит нагреться от печи до бака. Если печь охлаждается, клапан закрывается, предотвращая циркуляцию через бак.

Установка сливного клапана для твердого топлива в систему устраняет потери тепла от термосифона. Эффективность системы была улучшена. Погрузочный клапан также улучшил эффективность сгорания и срок службы печи, выполнив ее первоначальную функцию. Физически добавляя петлю клапана и отводящей петли, следовал компетентный водопроводчик два часа. В том числе стоимость материалов, это решение не только разработало более дешевый вариант для заказчика, но и оставило ее с гораздо более эффективной системой для загрузки.

падение температуры воды в обратке;
отключение электропитания;
топливо ненадлежащего качества.

Процесс пиролиза нужно прекратить немедленно, как только остановился циркуляционный насос в системе отопления . Без охлаждения котел просто взорвется. Для остановки процесса нужно открыть шибер, обеспечив естественную тягу и отвод горючих газов. Поддувало должно быть открыто на минимум. После того, как температура упала, следует затушить котел. Если объем отопительной системы не велик и возможна естественная циркуляция, котел может продолжать работать при 50% загрузки при открытом шибере.

Твердотельный топливный клапан полностью автоматизирован. Он не зависит от электрической мощности или любого внешнего блока управления - он работает исключительно от тепла в воде. Этот клапан не будет застрянут на месте сбоем питания или не будет забыт, когда домовладелец заснет.

Теперь посмотрим, как мы можем предложить похожие решения для ваших проблем с отоплением и возобновляемыми источниками энергии. Если у вас есть такая же проблема, когда система теряет тепло через покупку холодовой гравитационной цепи и сама реализует вышеуказанное решение.

Котел на твердом топливе позволяет сэкономить на расходах на отопление, ведь стоимость дров, угля или другого топлива является относительно малой. Правда, само устройство не является таким уж и дешевым. К счастью многих желающих сэкономить деньги котел отопительный твердотопливный с водяным контуром является таким агрегатом, который можно сделать самостоятельно.

Когда вы впервые посмотрите на диаграмму водопровода из твердого топлива, вы можете, если вы не водопроводчик, выглядите немного сложнее. Этот раздел руководства для печей разработан таким образом, что, если вы его прочитаете шаг за шагом, вы постепенно создадите картину схемы немного за раз. Затем, когда вы посмотрите на диаграмму водопровода для «типичной системы», вы это поймете.

Глядя на плиту спереди: меньшая плоская панель на левых поверхностях против задней стенки печи с небольшим выступом, выходящим из нижней левой части печи. Большой выступ выйдет из верхней правой части печи. Угловая большая панель полностью нагревает пламя. Котел представляет собой металлический ящик с водой в нем - он может быть таким же простым, как полость, которая закреплена болтами внутри плиты. Эта коробка будет иметь две трубы, которые выступают через заднюю часть плиты, готовые к присоединению к водопроводным трубам.

Конструкция и размеры

Согласно многим видео и фото котел длительного горения для дома или дачи имеет такое строение:

Зольная камера.
Топка.
Две дверки (топочная и зольная).
Водяной теплообменник. Размещается над топкой.
(состоит из размещенной на зольной дверке заслонки, цепного механизма и терморегулятора в виде биметаллической пластины).
Патрубки для подключения подающей и обратной линий системы отопления.

По строению такая самодельная печь длительного горения на угле не сильно отличается от . Однако в отличие от них загруженные в топку дрова горят дольше. Объясняется это тем, что топка имеет в несколько раз большие размеры , благодаря чему можно загрузить больший объем горючего. Поэтому оно сгорает не за 4-5 часов, а за 1-5 суток (если это дрова, то нужно загружать 1 раз в сутки, ).

Размеры печи длительного горения на угле для дачи или частного дома являются такими:

Высота — 1,5 м.
Ширина — 0,5 м.
Глубина — 0,6 м.

Размеры топки такие:

Высота — 1 м.
Ширина — 0,4 м.
Глубина — 0,54 м.

Конечно, все эти величины будущей печи можно изменить в любую сторону. Главное – сохранять пропорции.

Теплообменник

Водяной контур выполняется из труб. Он может быть:

Вертикальным.
Горизонтальным.

В первом варианте каждая труба размещается в вертикальном положении . Правда, некоторые из производителей слегка наклоняют их. Поэтому при изготовлении вертикального теплообменника своими руками можно выбрать любой вариант.

Что касается горизонтального теплообменника, то ни в коем случае трубы не стоит размещать в строгой горизонтальности. Одни концы всех труб должны находиться несколько выше противоположных концов. Это необходимо для правильной циркуляции теплоносителя.

В обоих вариантах трубы размещают рядами . При этом их положение в двух рядах должно соответствовать шахматному порядку.

При решении изготовить горизонтальный регистр своими руками нужно помнить, что вода внутри него «бухтит». Это обусловлено тем, что теплоноситель в нижних трубах нагревается сильнее, чем в верхних. Более нагретая вода рвется вверх. Такое движение приводит к падению давления, из-за чего теплоноситель из более холодных труб как бы «выплевывается», порождая сильный шум. Также этот процесс может создать гидроудар.

Горизонтальные регистры нужно всегда ставить в котлы на твердом топливе для водяного отопления так, чтобы вода по трубам двигалась в направлении, противоположном направлению движения дымовых газов. Иначе КПД пеллетной печи длительного горения для дачи ощутимо уменьшится.

Вертикальный теплообменник работает тише. Чтобы он впитал больше тепла, его нужно устанавливать на опуске дымохода. При этом выбирают место, где горячие угарные газы движутся сверху вниз. Это означает, что дымовое отверстие должно находиться на 10-15 см ниже верха камеры , в которой находится . Газы будут подниматься вверх, отбиваться от верха камеры и выходить через дымоход, отдав тепло трубам с водой.

Изготовление теплообменника

Во многих видео отмечают, что его можно сделать из чугуна и стали . От первого сплава стоит отказаться. Причинами этого является то, что:

Чугун обладает малой теплопроводностью. В результате КПД сделанной своими руками печи длительного горения на угле будет малым.
Сплав имеет большую теплоемкость. Чугун будет сначала впитывать тепло, а затем постепенно отдавать его. Это плохо, поскольку он должен делать это быстро. Иначе часть тепла вылетит в дымоход.
Материал имеет большую массу. Особенно это чувствуется в устройствах с большой мощностью. Масса самодельной печи длительного горения на угле или пеллетном топливе настолько возрастает, что для нее нужно делать отдельный фундамент.

Сталь же этих недостатков лишена. Для изготовления теплообменника стоит брать трубы из жаростойкой стали. Однако правильно сварить их можно только в заводских условиях. Поэтому наиболее простой способ предусматривает использование конструкционной стали.

Вертикальный трубчатый теплообменник делают из трубы, диаметр которой составляет 10-20 мм. Один из его вариантов представляет собой два горизонтальных прямоугольника с длиной и шириной, меньшими аналогичных размеров внутренней части пеллетной печи длительного горения для частного дома или дачи. Между этими прямоугольниками находятся вертикальные трубки.

Кроме этого в середине прямоугольников размещаются параллельные более длинным сторонам трубки. Их количество может составлять 6-10. Все эти горизонтальные трубы должны быть соединены вертикальными трубами. О схеме размещения вертикальных трубок уже упоминалось.

Изготавливают теплообменник своими руками так:

Разрезают трубки на необходимые размеры, соблюдая нарисованную схему.
Сваривают два прямоугольника.
Сверлят в них отверстия для приварки дополнительных горизонтальных внутренних трубок.
Приваривают внутренние трубки.
Делают отверстия для вертикальных трубок.
Приваривают вертикальные трубки.
В нижнем и верхнем прямоугольниках делают отверстия и приваривают два патрубка. Через верхний будет подаваться вода в систему отопления, а через нижний – поступать охлажденный теплоноситель.

Чтобы такой регистр работал долго, в него должен поступать теплоноситель, не холоднее 65 °С. Иначе на трубах выпадет кислотный конденсат. А он меньше чем за 60 минут разъест металл.

Температуру охлажденного теплоносителя контролируют с помощью биметаллической пластины или электрического термодатчика. Датчик должен устанавливаться перед нижним патрубком теплообменника. Он должен управлять пропускным клапаном (рекомендуется использовать в котлах длительного горения с мощностью до 12 кВт). Альтернативой этого клапана является элеваторный узел. В этом случае термодатчик не нужен.

Изготовление основной части

Стенки топки стоит делать из листовой стали толщиной 3-5 мм . Основную часть делают своими руками так:

Разрезают металл на куски с необходимыми размерами.
Сваривают вертикальную металлическую коробку. Она должна быть такой, чтобы в ней могли поместиться зольная и топочная камеры, а также теплообменник. На этом этапе фронтальную часть приваривать не надо.
На высоте 20-30 см от дна коробки по периметру приваривают уголок . На него будут ставиться колосники.
Вверху можно приварить небольшие подпорки для теплообменника.
В тыльной стороне делают своими руками два отверстия для патрубков теплообменника. Отверстия должны быть такими, чтобы патрубки плотно входили в них. Размеры теплообменника должны быть такими, чтобы его длина вместе с величиной патрубков была меньше глубины камеры. Благодаря этому его можно будет легко снимать и заменять.
В этой же стороне на уровне низа теплообменника вырезают отверстие для дымохода . Диаметр 15-20 см.
В передней стороне вырезают два отверстия: одно — внизу — для зольной дверки, второе — вверху — для дверки загрузки дров. Второе отверстие нужно делать большим. Это облегчит загрузку дров. Кроме этого через него должен легко проходить теплообменник.
Приваривают фронтальную сторону.
К отверстиям для дверок и дымохода будущей печи на угле приваривают горловины.
Сваривают такой металлический короб, который по высоте, глубине и ширине будет больше аналогичных параметров основной части на 1 см. Его можно сделать из металла, толщина которого составляет 2 мм . У этого короба не должно быть фронтальной стороны. В тыльной стороне должны быть отверстия для дымохода и патрубков теплообменника.
На внутреннюю сторону нижней и верхней стенок приваривают по две профильные трубы размерами 1х1 см . По одной такой трубе дают на заднюю и боковые стенки.
Вставляют своими руками основную часть внутрь короба и приваривают к профильным трубам.
Готовят фронтальную сторону, вырезав отверстия для дверок, приваривают две профильные трубы к ней и приваривают эту сторону к уже сделанной конструкции.

Завершающие работы

Чтобы завершить твердотопливные котлы с водяным контуром, нужно выполнить еще такие действия:

Закрепить двойные дверки на горловинах. Желательно, чтобы дверки имели базальтовую или асбестовую прокладку