Принцип работы пиролизной печи своими руками

Принцип работы и изготовление пиролизной печи

Отличной альтернативой твердотопливным котлам является пиролизная печь. Это печь длительного горения, которая работает по особому принципу и позволяет значительно экономить топливо. В сравнении с другими видами отопительных устройств на заправке дровами такая печь может проработать гораздо дольше, при этом ничем не уступая в эффективности подачи тепла. Рассмотрим подробнее, как работает такая печь, а также о каких особенностях её эксплуатации и постройки нужно знать.

Что такое пиролизная печь

Такая печь работает по принципу пиролиза — органические вещества в процессе термической обработки при отсутствии достаточного количества кислорода раскладываются на твердые остатки и газы, которые в обычной печи выходят через дымоход, а в пиролизной становятся главным источником тепла. Чем сильнее нагревается топливо с минимальным количеством кислорода, тем идет больший процент выделения газа.

Эта технология разработана специально для нефтеперерабатывающей промышленности. Таким образом добывается топливо для автомобилей через переработку нефтепродуктов. В бытовых условиях процесс пиролиза для обогрева жилых помещений начал применяться недавно, однако его эффективность и экономичность уже успели подтвердить многие пользователи. Отличием является необходимая для переработки температура. Обработка нефтепродуктов происходит при тогда как для дерева достаточно 500 С.

Схема подключения пиролизной печи к сети отопления

Добытый из дровяного топлива газ обладает отличной горючестью, и в процессе длительного сжигания выделяет достаточное количество тепла для обогрева.

Как устроена печь

Пиролизные печи длительного горения устроены по особому принципу. В корпус встраивается топочная камера с горелкой, куда закладываются дрова. Главное условие для топочной камеры — герметичность. Она устроена так, чтобы приток воздуха внутрь был минимальным. У топки должна быть плотная дверца и надежная задвижка, также должен присутствовать приточно-вытяжный вентилятор. После закладки и розжига дров топочную камеру ограничивают в доступе кислорода.

После того, как дрова обуглились и выделили газ, он поднимается по отдельному воздуховоду во вторую камеру сгорания, где в нужной пропорции смешивается с вторичным воздухом и сгорает. В процессе этого выделяется тепло.

Вторую камеру, как правило, совмещают с воздуховодом или началом дымохода. Воздух обеспечивается приточно-вытяжным вентилятором или отдельным вентилятором. Если система дымохода хорошо продумана, то будет достаточно и обычной тяги при герметичных заслонках.

Схема и размеры печи

Также в корпусе предусматривается реторта — округлая часть для извлечения твердых остатков прогоревших поленьев. Особенностью пиролизной печи является и то, что топливо сжигается практически полностью, лишь с небольшим остатком золы, которая удаляется раз в несколько дней.

Плюсы и минусы

Исходя из особенностей функционала, пиролизные печи для отопления дома обладают множеством преимуществ, однако и минусы у них тоже имеются. Рассмотрим подробнее, на чем базируется принцип работы пиролизной печи.

• Экономия. Топливо сгорает дольше и качественнее, поэтому отопительное устройство, работающее на принципе пиролиза, требует меньшего расхода топливных материалов, чем обычная печка.
• Экология. Пиролизные печи не приносят вреда окружающей среде, потому что практически не выделяют вредных канцерогенов и других химических веществ. В выходящих из дымохода продуктах сгорания содержится совсем небольшой процент CO.
• Быстрый нагрев. Из-за отсутствия кислорода процесс горения начинает осуществляться достаточно быстро.
• КПД. Высокая температура долго держится в автономном режиме благодаря массивному объему топливника. Коэффициент полезного действия в правильно сконструированной пиролизной печи может достигать 85%.
• Мощность. Диапазон интервала тепловой мощности может варьироваться в пределах от 5 до 100%.
• Возможности. Позволяет подключать практически любой контур. Можно использовать не только для отопления, но и для отбора горячей воды, а также устанавливать контуры с естественной и принудительной циркуляцией.
• Топливо. Даже несмотря на то, что рекомендуется использовать не менее 70% древесины от общей массы топливных материалов, можно сжигать практически любые отходы, начиная от резины и строительного мусора, заканчивая полимерными пластмассами.
• Простота в эксплуатации. Работа печи нуждается в минимальном контроле человека, достаточно раз в сутки загружать топливо и раз в несколько дней выгружать золу.
• Сажа. Вырабатывается в минимальных количествах, из-за того что топливо перерабатывает материал несколько раз. Можно не переживать о загрязнениях и необходимости постоянной чистки дымохода.

Принцип работы пиролизной печи

• Цена. Несмотря на последующую экономию в расходе топлива, покупка такого агрегата обойдется в кругленькую сумму, поэтому намного выгоднее обойдется пиролизная печь своими руками.
• Массивность. У таких печей довольно крупные габариты по сравнению с другими отопительными конструкциями, поэтому для маленького помещения агрегат не подойдет. К тому же не следует забывать о площадке для хранения топлива.
• Запахи. Даже с учетом отсутствия вредных веществ, запахи при сжигании отходов будут присутствовать, поэтому нужно предусмотреть хорошую систему вентиляции.
• Электричество. Для осуществления корректной работы вентилятора необходимо беспрерывное энергоснабжение. Если устанавливается пиролизная печь для бани или другого нежилого помещения, нужно предусмотреть доступ для подключения к сети.
• Конденсат. На выходе отходящие газы имеют довольно низкую температуру, поэтому в дымоходе и выходном канале будет скапливаться конденсат. В конструкции должен быть предусмотрен накопитель, а выходная труба с дымоходом должна быть большого размера с утеплением снаружи помещения, иначе при морозах конденсат может застывать.
• Влажность. Топливо для печи должно быть сухим, иначе процесс пиролиза не будет осуществляться. Под тепловым воздействием влага будет испаряться и разбавлять пиролизные газы.

Примерная схема пиролизной печи

Какие бывают пиролизные печи

На основе пиролиза могут работать довольно разнообразные конструкции, их построение в большей степени зависит от типа топлива, которое будет использоваться в дальнейшем. Поэтому прежде, чем планировать конструкцию для своих нужд, нужно разобраться, какие их виды существуют.

Материал

• Пиролизная печь из кирпича
• Пиролизная печь из металла

Назначение и способ использования

• Периодическое действие. Печь строится с учетом накапливающих тепло материалов и может долго отдавать энергию после окончания процесса топки.
• Постоянное действие. Конструкция отличается сравнительной легкостью и тонкими стенами, массив для накопления тепла отсутствует, а топливо сжигается непрерывно.

Способ передачи тепла:

• Присутствует водяной контур.
• Теплообменники для нагрева воздуха.
• Без теплообменников. Отопление будет осуществляться через тепловое излучение и конвективного нагрева воздуха при соприкосновении с горячими поверхностями устройства.

Взаимное расположение камер и тип тяги:

• Сверху располагается камера газификации, а снизу — камера дожига пиролизных газов. Такая печь работает на принудительной тяге, поэтому используются дутьевые вентиляторы и дымососы.
• На естественной тяге работают печи с расположением камер наоборот, газификация происходит снизу, а дожиг — сверху.

Составляющие печи

Топливо

Оптимальным сырьём для пиролиза является древесина твёрдых лиственных пород, но успешно в качестве топлива используются и другие виды органического сырья.

• древесная стружка и щепы;
• пеллетные гранулы;
• солома или жмых;
• топливные брикеты;
• уголь, кокс.

Если в пиролизной печи проводится утилизация горючих отходов, важно, чтобы в закладке присутствовало не менее 70% органического топлива.

Схема устройства пиролизной печи

Также важны и физически характеристики древесины. Толстая кора или гнильможет оказать негативный эффект на пиролизный процесс, в несколько раз снижая выход газовыделений. Крупные бревна значительно увеличат длительность процесса, но и снизят энергоэффективность.

Делаем своими руками

Сделать самостоятельно пиролизную печь, работающую на дровах,также довольно затратное мероприятие, потому как нужны только дорогостоящие материалы. Несмотря на дороговизну, такой метод обойдется значительно дешевле, если сравнивать с покупкой готового пиролизного котла.

Печь из металла

Корпус будущей конструкции должен быть выполнен из особо прочного материала, идеальным выбором в данном случае будет легированная сталь. Также потребуются инструменты:

• сварочный аппарат;
• огнеупорные кирпичи —15 шт;
• электроды — 5 упаковок;
• дрель;
• угловая шлифовальная машинка — диаметр 230;
• лист метала — толщина — 4мм, размер — 7.5 кв. м;
• датчик для измерения температуры;
• колосники;
• круги для шлифовальной машинки — 10шт;
• вентилятор;
• дверцы —2 шт;
• трубы: сечение 57×3,5 мм, длина — 8 м, сечение — 15,9×4,5 мм, длина — 0,5м, сечение — сечение —32×3,2 мм и длина — 1 м;
• профилированные трубы: сечение — 2,0×30×60 мм 1,5 м, сечение —2,0×40×80 мм и длина — 1 м;
• стальные полосы: сечение 80×5 мм 1 м, сечение 20×4 мм 7,5 м, сечение 30×4 мм 1,5 м.

Схемы для металлических пиролизных печей разрабатываются с учетом индивидуальных характеристик помещения и потребностей владельцев, но общие положения одинаковы для всех.

Тонкости и полезные советы:

• Необходимо сварить корпус из легированной стали. Если используется другой металл, лучше делать конструкцию двухслойной.
• На местах расположения зольной и топочной камеры вырезаются проемы для дверей.
• Зольник необходимо отделить чугунным колосником.
• В камеру газификации устанавливается отдел подачи воздуха с заслонкой. Канал прохода пиролизных газов и систему подачи воздуха нужно делать на максимальном расстоянии друг от друга.
• В проделанные ранее проемы устанавливаются двери из жаропрочной стали, усиленные уголком или чугунные.
• Камеры изнутри выкладываются шамотным кирпичом.
• Для регулировки тяги в дымовой трубе устанавливается шибер. Дымоход нужно делать из утепленной трубы.

Кирпичная печь

Для печи мощностью в 30 кВт потребуется:

• керамический кирпич — 400шт;
• шамотный кирпич — 100шт;
• стальной лист размером 6×1,5 м., с толщиной стенки не менее 4мм;
• чугунные колосники — 3шт;
• вентилятор — мощность не менее 300 Вт;
• рычажный терморегулятор;
• дверцы для поддува и топочной — 2шт;
• сварочный аппарат;
• дрель;
• болгарки с разными диаметрами круга;
• трубы разного диаметра;
• профильная труба — 80×40;
• электроды;
• температурный датчик.

Подготовка

В первую очередь подготавливается место для установки. На выбранной площади необходимо демонтировать полы и вырыть яму для закладки фундамента, глубиной не менее метра. Чтобы избежать перекоса конструкции, фундамент должен быть с большей площадью, чем печь. Сначала укладываются слои из песка и щебня по 10 см каждый. Они плотно утрамбовываются и разравниваются, заливаются бетоном. Высота фундамента — на выше уровня пола.

Проводится разводка системы обогрева по комнатам. Если в качестве теплоносителя будет использоваться вода, то в проекте предусматривается наличие резервуара.

Кирпичи тоже необходимо подготовить, заранее замочив в воде на пару часов. Это исключит деформацию скрепляющего раствора в будущем. Швы будут затираться раствором сметанообразной консистенции из глины, разбавленной водой. Если в глину будет добавляться песок, то его нужно предварительно просеять, так в раствор не попадут крупные фракции. Доля песка в растворе не должна быть выше 30%.

Порядовка

Периметр печи выкладывается керамическим кирпичом, внутренние перегородки — шамотным.

1. Первый ряд укладывается по всей площади фундамента.
2. Следующий ряд укладывается под площадь печки.
3. Дальше ряды выкладываются согласно подготовленному чертежу. После каждых рядов делаются суточные перерывы для закрепления раствора.
4. Металлические детали устанавливаются сразу при кладке соответствующего ряда. Между кладкой и деталями нужно хорошо заделывать щели, потому что при нагревании металл будет расширяться и может повредить швы.
5. В топливник устанавливается колосниковая чугунная решетка, которая размещается с небольшим зазором.
6. Топка укомплектовывается вентилятором.
7. После обустройства топки печь выкладывается до конца, согласно выбранной схеме.
8. Особое внимание необходимо уделить выкладке дымохода. Он просчитывается заранее и выкладывается с соблюдением параметров. Нарушение может привести к ухудшению тяги.

Единого механизма для выкладки пиролизных печей не существует, все пропорции должны быть рассчитаны с учетом пространства конкретного помещения. Мы подготовили несколько схем разных печей, однако лучше при проектировании будущей конструкции и проведении расчетов обратиться к специалисту печного дела.

Источник