Diy pyrolýzny kotol na dlhodobé spaľovanie

Obsah článku

• Ako je možná dlhodobá práca
• Výrobný materiál
• Dimenzovanie a sila
• Zostavenie dvojkomorového ohniska
• Výmenník tepla pre pyrolýzny kotol
• Doplnkové vybavenie

Kotle sa považujú za technicky najvyspelejšie kotly, v ktorých je palivo úplne spálené s maximálnou možnou absorpciou uvoľneného tepla. Pretože systémy tohto druhu sú dostupné širokému okruhu ľudí, pokúsime sa prísť na to, ako nezávisle vyrobiť pyrolytický kotol pre veľké množstvá paliva..

Ako je možná dlhodobá práca

Na čerstvom vzduchu horí veľmi rýchlo aj čiastočne vlhké palivové drevo – doslova za 1-1,5 hodiny. Dôvodom všetkého je voľný prístup kyslíka – chýba v uzavretej kotlovej peci, časť privádzaného kyslíka je dávkovaná pomocou fúkacej klapky a spaľovanie je menej intenzívne..

Jedným z hlavných problémov tohto spôsobu spaľovania organického paliva bola jeho schopnosť „horieť“ aj bez kyslíka. Pri vysokých teplotách dochádza k pyrolýze – tepelnému rozkladu pevného paliva na prchavé plynné zlúčeniny. Kyslík nie je potrebný pre tento proces, stačí ho zahriať na 400 až 500 ° C. V tomto prípade dochádza k kolosálnym stratám výhrevnosti – energeticky najcennejšia zložka uhlia alebo palivového dreva sa jednoducho realizuje zvyškovým ťahom do komína, pričom nemá čas úplne vyhorieť..

Kotol na pyrolýzu na drevo: 1 – dúchadlo; 2 – komora na nakladanie paliva a splyňovanie; 3 – výmenník tepla; 4 – spaľovacia komora; 5 – komora na dohorievanie; 6 – komín

Pri konštrukcii každého moderného kotla na tuhé palivo musí byť zabezpečený dodatočný prívod vzduchu na dohorenie vyvíjajúcich sa plynov. V tomto prípade nie je intenzita a rýchlosť spaľovania záložky regulovaná nie objemom dodávaného kyslíka, ale teplotou zahrievania paliva. Ak zahrievate celú záložku naraz, horľavé plyny sa uvoľnia veľmi rýchlo a budete musieť zabudnúť na dlhodobú prevádzku kotla. Ak je však tuhé palivo ohrievané v samostatných častiach, je možné jeho postupné rozkladanie v komore generátora a efektívne úplné spaľovanie v druhej časti pece. V tomto prípade je tok plynov obrátený, pohybujú sa zhora nadol pôsobením ťahu, ktorý je vyvolaný vyhadzovaním..

Konštrukcia pyrolytického kotla na dlhodobé spaľovanie: 1 – pyrolýza na tuhé palivo; 2 – spaľovacia komora; 3 – spodné dvere; 4 – prívod sekundárneho vzduchu; 5 – prívod primárneho vzduchu; 6 – horné nakladacie dvere; 7 – splyňovacia komora; 8 – odsávač dymu

Výrobný materiál

Pyrolytické kotly sa vyznačujú zvýšenou teplotou pracovnej plochy. V splyňovacej komore nedochádza k spaľovaniu, avšak spätný tok tepla je schopný ohriať steny na 500–600 ° С. Dno komory na výrobu plynu je vystavené najvyššiemu teplotnému účinku – je to časť, ktorá prichádza do styku s horľavými plynmi a je vystavená vážnemu tepelnému zaťaženiu. Odporúča sa, aby dno komory so záložkami bolo vyrobené vo forme liatinového roštu alebo špeciálneho žiaruvzdorného výrobku s tenkou štrbinou alebo množstvom malých otvorov..

Hlavným problémom pri nezávislej výrobe kotlového zariadenia je výber vhodnej triedy ocele, ktorú je možné doma spracovávať bez špeciálneho vybavenia. Z tohto hľadiska sú najvhodnejšie ocele austenitickej a austeniticko-feritickej triedy so stredným obsahom chrómu a niklu. Príkladmi takýchto ocelí sú 12X18H9T, 08X22H6T alebo AISI 304.

Technológia zvárania takýchto kovov sa považuje za stredne zložitú, ale reprodukovateľnú v remeselných podmienkach pomocou oblúkového zvárania zakrytými elektródami bez ochranného média. Hlavným faktorom zhoršujúcim kvalitu zváranej štruktúry je tvorba horúcich a studených trhlín v dôsledku vysokého teplotného rozdielu v relatívne malom lineárnom priereze kovového produktu..

Na elimináciu negatívnych faktorov tepelných účinkov sa používajú tieto technologické metódy:

1. Rezanie dielov s plynulým posuvom rezného nástroja, čo eliminuje prehrievanie hrán.
2. Obmedzenie hustoty zváracieho prúdu o 20 – 25% v porovnaní so štrukturálnou oceľou, zváranie v mäkkých režimoch.
3. Obmedzenie teploty kalu, vysokorýchlostný viacpriechodový šev bez bočných vibrácií.
4. Správne rezanie spojovaných hrán podľa GOST 5264 a ich čistenie kovovou kefou.
5. Podšívka pod švíkom kovového chladiča, kovanie švu počas chladenia.

A samozrejme by sa mal urobiť správny výber obsahu legovacích prísad v elektródovej tyči, aby sa zabezpečil obsah feritu v štruktúre zvaru rádovo 5 – 8%. Odporúčané pre použitie elektród značiek TsT-15 a TsT-16, ako aj špeciálnych elektród 6816 MoLC alebo ROST 1913.

Po zvarení konštrukcií sa odporúča, aby boli spočiatku žíhané pri teplote najmenej 700 ° C po dobu 2,5–3 hodín. Stačí naložiť dovnútra zváraného telesa uhlie a zapáliť palivo, čím dôjde k slabému nútenému vyfukovaniu. Pred žíhaním je vhodné moriť zvarové švy špeciálnou pastou zodpovedajúcou použitej triede ocele..

Dimenzovanie a sila

Pred začatím výroby pyrolytického kotla je potrebné vypočítať rozmery komôr pece a ďalších komôr. Ako počiatočné údaje sa berie požadovaný vykurovací výkon, ktorý sa určuje s prihliadnutím na účinnosť domáceho kotla rádovo 75 – 80%. Doma si môžete vyrobiť kotly na tuhé palivo až do 20-25 kW, účinnejšie jednotky vyžadujú použitie žiaruvzdorných ocelí značnej hrúbky, ktoré je ťažké doma zvárať.

Výkon kotla a doba jeho činnosti sú určené objemom splyňovacej komory. Bez ohľadu na účinnosť je výhrevnosť najbežnejších druhov dreva asi 4–5 tisíc kcal / kg, čo približne zodpovedá 4–4,5 kWh tepelnej energie. Tieto hodnoty sa vzťahujú iba na drevo s obsahom vlhkosti nepresahujúcim 25%. Podstata výpočtu je jednoduchá – určte požadovaný okamžitý výkon a vynásobte ho počtom hodín prevádzky. Je potrebné si uvedomiť, že pyrolytické kotly, aj keď sú dokonalého prevedenia, majú maximálny prevádzkový čas nie viac ako jeden deň, a vlastné jednotky by sa mali počítať maximálne 12 – 15 hodín nepretržitého spaľovania..

Objem komory so záložkami je stanovený na 2 litre na každý kilogram palivového dreva. K výslednej hodnote je potrebné pridať asi 30%, pretože v pyrolytickom kotle sa používajú nenasekané kliny, ktoré sa nedajú naskladať. Veľkosť spaľovacej komory plynov musí byť najmenej 30–40% objemu splynovacej komory. Najvýhodnejšia je konštrukcia kotla, v ktorej sú dve komory umiestnené nad sebou, majú rovnaký tvar, ale líšia sa výškou..

Zostavenie dvojkomorového ohniska

Ako materiál na výrobu stien komory je lepšie zvoliť za tepla valcovaný plech s hrúbkou najmenej 8 mm, ideálne 10 – 12 mm. Čím je kov hrubší, tým ťažší je proces zvárania, avšak je zaručené, že štruktúra z príliš tenkej ocele vedie a krúti v nepredvídateľných smeroch. Preto by sa medzi časťami, z ktorých je kotol zostavený, nemali nachádzať malé prvky s pomerom strán viac ako 2: 1.

Základom dvojkomorového kúreniska sú vonkajšie bočné steny. Sú spoločné pre obe komory a sú spojené pomocou prednej steny, v ktorej sú pre dvere vytvorené dva pravouhlé otvory. Spodný otvor je určený na údržbu spaľovacej komory, jeho výška by mala byť asi 120 – 150 mm, šírka – najmenej 300 mm, otvor je umiestnený s odsadením 150 mm od spodného okraja. Horný otvor je určený na naplnenie splyňovacej komory, čím je väčší, tým lepší by mal byť otvor bližšie ako 100 mm k hornej časti komory. Zospodu a zozadu je ohnisko uzavreté plnými doskami, ktoré sú vyrezané podľa vonkajších rozmerov spaľovacej komory, ale nie sú privarené, kým nie je dokončená montáž vnútorných častí. Zhora je kotol zakrytý plátom nominálnej časti.

Príklad rozmerov pyrolýzneho kotla

Splyňovacie a spaľovacie komory budú oddelené plnou doskou, ktorej šírka zodpovedá vnútornej vzdialenosti medzi stenami a dĺžka je o 400 mm menšia. V zadnej časti dosky je zvislo zvarená jednodielna priečka, ktorá oddeľuje nakladaciu komoru pozdĺž celej výšky, v strede pozdĺž horizontálnej časti je vyrezaný otvor 50 mm široký a 400 – 600 mm dlhý. Zostavená priečka tvaru L nie je privarená, kým nie je dokončená montáž výmenníka tepla.

Výmenník tepla pre pyrolýzny kotol

Najlepším usporiadaním pre domáci tepelný výmenník kotla na pyrolýzu by bol vodný plášť pre dolnú komoru a komín. Toto nie je najúčinnejší typ, ale výroba vlastného voštinového tepelného výmenníka spôsobí nevyhnutné ťažkosti buď pri hľadaní rúrok vhodnej kvality ocele, alebo pri zváraní odlišných častí..

Zostavenie častí tepelného výmenníka sa vykonáva vo fáze zvárania spodnej, prednej steny a dvoch bočných stien kotla. Zvárací prístup je zabezpečený zozadu kotla. Prvým krokom je inštalácia hornej priehradky košeľa. Je to obdĺžniková doska pozdĺž vnútornej šírky kúreniska a o 200 mm menšia ako je hĺbka spaľovacej komory. Na stranách dosky odstráňte dva pravouhlé úlomky široké 100 mm, aby v prednej časti dosky zostali dva výčnelky s dĺžkou 200 mm. Výsledná časť je privarená k stenám a čelnému panelu v jednej rovine so spodnou hranou otvoru dverí spaľovacej komory. V tomto prípade výrezy v priehradke vytvárajú kanály na cirkuláciu medzi spodnou zónou a bočnými stenami výmenníka tepla.

Vnútorné steny plášťa sú vyrobené pozdĺž okraja prietokových kanálov, majú výšku spaľovacej komory a priliehajú k prednému panelu. Zhora sú pokryté dvoma pruhmi so šírkou 100 mm.

Dĺžka výmenníka tepla nedosahuje zadnú stenu kotla asi o 200 mm a približne rovnakou vzdialenosťou vyčnievajú bočné kanály za prepážku v tvare písmena L medzi komorami. Ak je nainštalovaný, zostáva iba tvoriť dvojité steny komínového kanála, vyrezať jeho výtok, pripevniť zadnú stenu kotla a vyrezať závitové armatúry na pripojenie k vykurovaciemu potrubiu. Spätný tok je prerušený v jednom z predných dolných rohov plášťa, prívod je prerušený v ktoromkoľvek najvyššom bode plášťa komína..

Vezmite prosím na vedomie, že spaľovacia komora je zo všetkých strán ohraničená vodným plášťom, s výnimkou usmerňovača so splyňovacou komorou. To je potrebné na prenos tepla, ktoré zaisťuje tepelný rozklad paliva. V takom prípade sa nezahreje naraz celá záložka, ale iba vrstvy priliehajúce k vyhrievaným stenám.

Doplnkové vybavenie

Bohužiaľ, pyrolytické kotly nie sú prchavé. Kvôli spätnému toku plynov je potrebné nútené prúdenie vzduchu. Pre modely do 15 kW je realizovaný s ventilátorom, ktorý je namontovaný na spodných dverách. V tomto prípade nie je možné doplniť záťaž počas spaľovania..

Výkonnejšie kotle sú vybavené ventilátorom na odvod dymu, ktorý je nainštalovaný na hornej stene tela pri výstupe z komínového potrubia. Súčasne je vylúčený vzhľad spätného ťahu a dvere splyňovacej komory môžu byť otvorené bez následkov aj počas spaľovania..

Osobitná pozornosť by sa mala venovať teplote chladiacej kvapaliny vo vnútri plášťa. Keď kotol dosiahne režim, nemal by byť nižší ako 60 ° C, aby sa zabránilo tvorbe kondenzátu. Tento problém je vyriešený inštaláciou automatickej recirkulačnej jednotky, ktorá mieša vodu z prívodu do spiatočky. Vyžaduje si tiež inštaláciu bezpečnostnej skupiny pre uzavreté vykurovacie systémy a hlavné obehové čerpadlo.