Пиролизный котел своими руками чертежи и схемы изготовления: чертежи схемы; как сделать его из кирпича на естественной тяге, пошаговая инструкция

чертежи схемы; как сделать его из кирпича на естественной тяге, пошаговая инструкция

Прежде всего, чтобы сконструировать пиролизный котел своими руками, подбирается подходящая схема и чертеж.

Рассмотрим три основных способа изготовления из различных материалов:

• Из бочки или стального листа в виде цилиндра.
• Из прочной стали в кубической форме, используя схему Беляева,
• Из кирпича в виде печи. Прежде чем выбрать тот вид котла, который вы будете создавать, рассмотрите все чертежи и схемы, а также инструкции по сборке.

Каждый тип самодельного оборудования длительного горения обладает своими преимуществами и недостатками. Из бочки получится компактная конструкция для гаража, а кирпичная печь сможет обогреть весь дом, значительно экономя топливо.

Пиролизный котел из бочки

Нам потребуется 200 литровая металлическая бочка. Можно взять готовую, а можно изогнуть и сварить лист стали толщиной 3-4 мм. Срезаем у нее верхний торец и делаем из него крышку, приварив по окружности полоску металла.

По центру высверливаем отверстие под воздуховодную трубу. Сбоку в верхней части бочки сверлим отверстие под дымоход и ввариваем в него дымоходный патрубок.

Следующим делаем поршень. Он представляет собой круг, по диаметру несколько меньший крышки бочки, чтобы он мог в нее поместиться. По центру сверлиться отверстие и к нему приваривается воздуховодная труба, по которой кислород будет поступать в топку.

Пиролизный котел из бочки

В верхней части делаем заслонку, которая будет регулировать количество поступающего внутрь воздуха. Для этого сверлим сквозное отверстие, вставляем в него плотный штырь и привариваем внутри к нему небольшую пластину. Вращая его, мы меняем площадь отверстия.

Снизу стальной лист необходимо утяжелить, чтобы при сгорании поршень под своей тяжестью опускался и измельчал сгоревшее топливо. Важно, чтобы все сварочные швы были герметичны. Если этого не будет, котел не сможет работать достаточно эффективно.

Пользоваться таким самодельным котлом просто. На дно засыпается топливо и поджигается. Когда оно достаточно разгорится, сверху устанавливается поршень и закрывается крышка. По мере горения, поршень постепенно будет опускаться.

Под ним будет происходить процесс тления, а сверху него будут сгорать выделяемые газы. Такая конструкция еще называется пиролизной головкой и может работать на дровах или смежных видах топлива из древесных отходов.

Котел по схеме Беляева

Нам понадобятся следующие материалы:

• Около 10 квадратных метров металлического листа толщиной 4-5 мм.
• 8 метров стальной трубы, диаметром 57 мм с толщиной стенки 3,5 мм.
• По одному метру трубы диаметром 159 мм и 32 мм.
• 15 штук шамотного кирпича.
• Вентилятор дутьевой.
  Дутьевой вентилятор на пиролизном котле
• Стальные полосы, шириной 20, 30 и 80 мм.

Из основных инструментов нужны будут болгарка, дрель и сварочный аппарат.

Пошаговая инструкция сборки пиролизника:

1. Собирается две камеры сгорания. Топка, в которой будет сгорать древесина и газовая, где горят выделяемые газы.
2. К ним приваривается задняя стенка и воздухоотводы из швеллера или профтрубы с просверленными отверстиями.
3. В топке делается отверстие и вваривается патрубок, через который будет поступать внутрь кислород.
4. Следующим изготовляется теплообменник. Для этого берем две пластины металла и просверливаем в них симметричные отверстия под трубу сечением 57 мм.

   Труба режется на куски одинаковой длины, и они ввариваются в заготовки. Далее он приваривается к котлу.

5. Перед тем, как сделать и приварить лицевую стенку на камеры сгорания, в ней производятся два отверстия. Они будут предназначены для труб входящего и выходящего воздуха.
   Схема пиролизного котла
6. Приваривается боров и крышка перед заслонкой. Все сварочные швы важно зачистить болгаркой.
7. Сверху всю конструкцию обшиваем листом шириной 4 мм с уголками. Верхнюю часть дополнительно утепляем. После этого проверяем короб на герметичность. Сделать это можно с помощью воды. Если герметичности не будет, КПД котла значительно уменьшится.
8. Из чугунных пластин делаются дверцы для камер сгорания. Привариваются петли и они устанавливаются. Сверху ставятся защелки.
9. Нижнюю камеру выкладываем кирпичами, предварительно порезав их по необходимым размерам. Так как их не будет видно, не обязательно покупать новые. Можно найти бесплатно возле любого разрушенного здания.
10. Устанавливается нагнетающий вентилятор на выход воздуховодной трубы.

Также такую конструкцию можно сделать из КСТ котла, применив его в качестве корпуса.

Кирпичный пиролизный котел

В своем доме можно построить печь, которая будет работать по принципу пиролиза. Она монтируются в одну из стен. Дымоход выводится на крышу, продукты сгорания выводятся на естественной тяге. Камеры сгорания делаются стальными, колосник чугунный, корпус из кирпичной кладки. Во всем остальном устройство принципиально ничем не отличается.

Схема пиролизного котла из кирпича

По периметру конструкция выкладывается керамическим кирпичом, внутренние перестенки делаются из шамотного кирпича. Важно кладку производить очень качественно, так кА от этого будет зависеть производительность печи.

В заключение предлагаем посмотреть видео о том, как сделать пиролизный котел своими руками из газового баллона:

чертежи, схемы и видео сборки отопительной системы

Современный рынок приборов отопления может поразить разнообразием ассортимента даже самого искушённого покупателя. Однако специалисты считают, что к самым эффективным и практичным отопительным котлам можно отнести газогенераторные устройства на твёрдом топливе, обладающие максимальным коэффициентом полезного действия, который достигает практически 100%.

Основным принципиальным отличием твердотопливных пиролизных котлов считается постепенное горение в условиях нехватки кислорода. Результатом сгорания топлива в таких условиях является образование горючего газа, который потом сжигается в дополнительной камере. При этом в качестве топлива используется древесина, брикеты из торфа, обычный уголь и даже бытовые отходы.

Несмотря, на конструктивную сложность устройства пиролизных котлов их сборка возможна даже своими руками при условии наличия, навыков сварщика и соответствующих чертежей и схем отопительного прибора. Но перед началом работ важно понимать, что конструкции котлов подразделяются на агрегаты с нижним и верхним расположением камеры сгорания.

При этом конструкция котла будет зависеть от метода подачи газа во вторичную камеру. Котёл с нижней камерой дожига работает по принудительному принципу подачи газа при помощи вентилятора. В свою очередь, система с камерой расположенной вверху конструкции работает за счёт законов физики, когда тёплый воздух, самостоятельно поднимается вверх.

Пиролизный котел с верхней камерой

Использование дров в стандартных котлах неудобно по той простой причине, что топливо очень быстро сгорает, а большая часть тепловой энергии улетучивается в атмосферу. Поэтому домовладельцу постоянно нужно подкладывать топливо в топку.

В свою очередь, при пиролизе создаются определённые условия, при которых твёрдое топливо горит очень медленно с большим выделением тепловой энергии. Это было достигнуто за счёт сгорания топлива в условиях недостачи кислорода. Результатом такого горения является разложение топлива на уголь и горючие газы. Если не углубляться в сложные процессы, то смысл работы будет заключаться в следующем:

• пиролизное устройство состоит из двух металлических корпусов схожей формы, но различного диаметра соединённых между собой с помощью сварки;
• внешним кожухом служит корпус больших размеров, а топкой меньшая конструкция;
• в полученное между ними пространство заливается вода, которая является основным теплоносителем;
• меньшее изделие тоже разделено на несколько частей за счёт воздушного распределителя — одна часть предназначена для сгорания топлива, а другая для дожига пиролизных газов;
• воздушный распределитель напоминает телескопическую трубу с лопастями на конце, для равномерного распределения газов, выделяющихся, в процессе горения топлива;
• с другой стороны воздушного распределителя в область горения топлива подаётся кислород;
• в процессе прогорания топлива распределительное устройство начинает опускаться, и кислород подаётся на следующий уровень;
• контроль процесса работы пиролизного котла производится в автоматическом режиме за счёт специальных приборов, подключённых, к сети электрического тока.

Для обеспечения максимального эффекта горения важно учитывать температуру воспламенения древесины и степень её влажности, которая, испаряясь, в значительной мере влияет на качество работы пиролизного котла.

Что понадобится для изготовления котла?

Для изготовления конструктивно сложного устройства понадобится наличие широкого набора инструментов, расходных материалов и документации в соответствии со следующим перечнем:

• чертёж или схема пиролизного котла с точным указанием размеров прибора;
• электросварочный аппарат с электродами;
• шлифовальная машинка;
• турбинка с отрезными кругами по металлу.

Из расходных материалов нужно позаботиться о наличии следующих комплектующих:

• толстостенная 3 мм труба 1300 мм длины и 500 мм диаметра;
• полутораметровая труба 450 мм в диметре и стенками 3 мм толщины;
• трубка 1200 мм длиной и 60 мм в диаметре;
• кольца диаметром 500 мм 2 штуки;
• листовой металл или готовая загрузочная дверца и люк для зольника;
• четыре металлические петли и две ручки;
• стальная задвижка;
• швеллер или уголок для крыльчатки и ножек;
• асбестовый материал для утепления дверок, что позволит в значительной мере снизить потери тепловой энергии;
• шнур из асбеста для уплотнения зольниковой и топочной дверок.

Изготовление пиролизных котлов – процесс достаточно сложный и не всегда оправдывает себя. Полученное изделие прекрасно подходит для обогрева подсобных помещений, но в целях безопасности в жилом доме целесообразно использовать заводские обогревательные системы, такие как котёл Холмова.

Изготовление корпуса котла

Для сборки пиролизного котла своими руками рекомендовано использовать стальные материалы толщиной 4 мм. Но с целью экономии для кожуха конструкции можно использовать 3 мм металл.

1. Берётся 2 трубы, диаметр которых должен составить 1500 и 1300 мм соответственно. Меньшая труба вкладывается внутрь более широкого аналога и соединяется с последней при помощи кольца, которое также изготавливается своими руками из обрезка уголка 2,5х2,5 см.
2. Из стали вырезается круг диаметром 450 мм и приваривается на дно внутреннего патрубка. В итоге получается бочонок, наваренный на водонагревательный контур, по ширине составляющий 25 мм.
3. С нижнего конца бочонка прорезается отверстие прямоугольной формы 150 мм по ширине и 80 мм по высоте. Полученное отверстие будет являться дверцей зольника. Далее, вваривается зольниковый люк и монтируется дверца, которая оснащается петлями и металлической задвижкой.
4. Вверху водяной рубахи прорезается отверстие прямоугольной формы, в которое в дальнейшем будет загружаться топливо. Вваривается загрузочный лючок, оборудуется дверца, которая также оснащается металлическими петлями и задвижкой. Лучше использовать двойную дверцу в пустую полость, которой вложить прокладку из асбестового материала. Это в значительной мере снижает тепловые потери.
5. Также сверху пиролизного котла приваривают выпускной патрубок, предназначенный для вывода отработанных газов в трубу дымохода.
6. В верхней и нижней части рубахи привариваются патрубки 4-4,5 см в диаметре, с резьбой на концах предназначенные для подключения котла к отопительной системе.
7. Все сварные стыки хорошенько подмыливаются и проверяются на герметичность. Затем выполняется опрессовка рубашки котла под давлением не меньше 2-2,5 кг на см квадратный. В случае обнаружения огрехов они удаляются с помощью сварочного аппарата.

Хочется отметить, что довольно удачно сочетается пиролизный твердотопливный котёл с воздушной системой отопления, а не стандартной конструкцией с водяным теплоносителем. В такой ситуации передача воздуха происходит по трубам, а его возврат обратно в систему по полу. Такой обогрев не перемерзает в морозы, если котёл простаивает вхолостую а, следовательно, нет необходимости сливать теплоноситель в случае отъезда хозяев.

Сборка распределителя воздуха

Только после тщательного изучения схемы и чертежа устройства можно переходить к сборке воздухораспределителя. Очень подробно сборка воздухораспределителя пиролизного котла представлена в видео с учётом подробной последовательности действий:

1. Из листового металла вырезается круг диаметр, которого должен быть меньше на 20-30 мм основного корпуса. По центру в соответствии с диаметром распределителя воздуха высверливается отверстие.
2. В полученное отверстие вставляется труба распределителя воздуха, которая приваривается сварочным аппаратом.
3. На нижней поверхности стального блина привариваются обрезки швеллера, по форме напоминающие лопасти.
4. На другом конце приваривается петля, предназначенная для поднятия и опускания конструкции. Затем монтируется заслонка регулировки поступления кислорода в топочную зону.

На этом изготовление воздухораспределителя своими руками может считаться завершённым. Остаётся из металлического листа вырезать 500 см блин с отверстием 80 мм диаметром по центру. Готовая конструкция вставляется в корпус котла, и крышка приваривается герметичным швом. На петлю распределителя воздуха крепится тросик и вся конструкция готова к установке и вводу в эксплуатацию.

Особенности пиролизного котла с нижней камерой

Принципиально пиролизный твердотопливный котёл, снабжённый нижней камерой дожига газов намного сложнее для изготовления своими руками. При этом для его самостоятельного изготовления понадобится больше времени и денежных затрат. Но для начала нужно понимать, что такие котлы подразделяются на системы, оборудованные дымососом или наддувом. Если не углубляться в сложные физические процессы, то можно обозначить определённые принципиальные отличия.

Система с наддувом функционирует за счёт поступления горючих газов в камеру дожига посредством вмонтированного вентилятора. Из-за этого в камере нагнетается избыточное давление. При этом такая конструкция предусматривает использования любого даже самого дешёвого вентилятора, благодаря которому можно выполнить совмещение топки с камерой дожига.

Но это достоинство одновременно является и недостатком по той простой причине, что такой пиролизный котёл имеет КПД не более 83%. Из-за нагнетаемого давления часть воздуха попросту не попадает в центр процесса горения и поэтому топливо сгорает не до конца. Помимо этого под давлением часть пиролизного газа попросту вылетает в дымоходную трубу не сгорая, что опять-таки сказывается на коэффициенте полезного действия. Но самое главное слишком мощный наддув может привести к взрыву котла.

Особенности установки готовой конструкции

Установка пиролизного котла длительного горения собранного своими руками должна происходить в полном соответствии схеме и требованиям пожарной безопасности, так как процесс горения такого агрегата может достигнуть чрезмерно высокой температуры.

• В качестве котельной лучше использовать отдельное помещение.
• Чтобы обеспечить качественную вентиляцию котельная снабжается приточным отверстием.
• Котёл должен располагаться на забетонированной или выложенной из кирпича поверхности.
• Непосредственно перед топкой укладывают металлический лист.
• К ближайшим легко воспламеняемым материалам от котла должно оставаться свободное пространство не менее 2 м.

Пиролизные котлы, можно изготавливать как своими руками, так и приобретать готовые изделия в магазине. При этом выбор будет сделан индивидуально каждым домовладельцем в зависимости от его предпочтений. Конструкцию такого устройства сложно назвать простой для самостоятельного изготовления. Однако в итоге можно сэкономить значительную денежную сумму, хотя безопасность и качество работы самодельного устройства остаётся под сомнением.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Пиролизный котел своими руками: чертежи + пошаговая инструкция

Говорят, что все новинки – это хорошо забытое старое. Не является исключением и создание отопительный систем на базе пиролизного горения. Первые заводы, использующие технологию пиролиза были построены еще в 70-е годы позапрошлого 19-го века.

Самодельный пиролизный котел

До сих пор эта технология широко применяется и у нас и за рубежом для переработки нефти. Собственно «пиролиз» — это процесс химического разложения органики под действием высокой температуры. В устройствах, использующих твердое органическое топливо (как правило, дрова) твердая часть и выделяющиеся из него при температурном разложении газы сгорают отдельно, что существенно повышает эффективность таких котлов.

Несмотря на сложное название и мудреное описание процесса вы вполне можете построить пиролизный котел своими руками, для этого вам потребуется листовая сталь, сварочный аппарат и чертежи, которые вы можете взять на нашем сайте.

Суть процесса пиролиза

В пиролизных котлах на твердом топливе используются такие типы органики, которые при температурном разложении дают большой выход летучих горючих веществ. Такие котлы работают не только на дровах (и всех видах топлива из древесины, таких как пеллеты или топливные брикеты), но и на угле, вплоть до коксующихся марок, температура горения которых достигает очень больших значений!

тление топлива

Топливо в пиролизных котлах размещается на колоснике. После поджига загруженной партии топлива, закрывается плотная дверка и начинает работать дымосос. Вследствие этого в камере сгорания поднимается высокая, до 800 градусов температура, однако в ней отсутствует кислород из воздуха для обычного интенсивного горения. Вместо этого органическое топливо тлеет и обугливается, при этом выделяются летучие газы, преимущественно углеводороды.

Под действием конвекции летучие горючие газ поступают в подколосниковое пространство. Вместе с ними мигрирует и азот, находящийся в первично имеющемся воздухе в топке. Под решеткой колосника к смеси газов подмешивается кислород из вторичного контура подачи воздуха. Получившая смесь уже имеет способность к сгоранию. Она сгорает, выполняя полезную функцию (например, нагревая воду в теплообменнике), а кроме того выделившееся тепло поступает обратно к органическому топливу и поддерживает процесс тления.

Основные характеристики пиролизных котлов

Основными чертами котлов, работающих на технологии пиролиза являются следующие:

1. Возможность изготовления из недорогих конструкционных материалов.
2. Длительное время одного цикла пиролиза, достигающего около 30 часов,
3. Полная взрыво и пожаро-безопасность.
4. Простота конструкции, доступная для самостоятельного изготовления.
5. Широкий спектр используемого древесного топлива (от классических дров до пеллет).
6. Высокая экологичность котлов, низкое количество продуктов сгорания.

Как часть нужно подкидывать дровишки?

В обычную печь вам придется загружать топливо минимум через каждые два часа. Причиной этому является большая интенсивность горения топлива в печах такой конструкции. Большая часть тепла при этом в прямом смысле «вылетает в трубу». КПД таких котлов минимален, кроме того, в нем остается много остатков, которые приходится регулярно выгребать.

А вот если ограничить приток кислорода, то период горения значительно увеличивается. При этом тепло выделяется не только при самом процессе тления-пиролиза, но и от сгорания выделившихся газов. Вследствие этого время работы от одной загрузки может увеличиваться до суток и более.

Процесс изготовления пиролизного котла своими руками

Сразу отметим, что пиролизные котлы можно использовать не только для отопления. Но и для прямого обогрева небольших помещений, например сарая с живностью или гаража.

Нюансы с топливом

Приятная новость для владельцев автомобилей: ваш котел можно будет «кормить» не только дровами, но и отработанным машинным маслом. Цена такого топлива просто смехотворная, а в пиролизном котле он будет гореть не хуже, чем обычные дрова. Но есть нюанс: котел, «питающийся» отработкой должен иметь специальную конструкцию.

Схема пиролизного котла на отработке

Создать такой котел очень просто. В нем имеется две емкости: нижняя, в которую загружается топливо и где собственно и проходит процесс пиролиза и верхнюю воздушную камеру.

Простейшая пиролизная печь на отработке

В нижнюю часть вваривается труба с толстыми стенками, в которой проделываются отверстия. Собственно в этой трубе и происходит дожигание паров из «отработки».

Схема пиролизной печи

В верхней воздушной камере монтируются перегородки, которые направляют горячий воздух по извилистому маршруту, этим достигается повышенная отдача тепла от верхней камеры в помещение.

Подробное описание конструкции пиролизного котла

Через приваренный к верхней камере дымоход продукты сгорания удаляются в атмосферу.

Такую печь можно несколько усовершенствовать. Для этого рядом с нижней емкостью монтируется дозаправочный бак, соединенные с ней трубой. Дозаправка происходит по принципу сообщающихся сосудов.

Но, обратите внимание, в такую печку категорически не допускается попадание воды. Ее нельзя размещать в месте, где возможно выпадение атмосферных осадков. При попадании воды тлеющее масло вспенивается и резко расширяется в объеме. Это может привести даже к разрывк окнструкции.

Также при создании такой печи обратите внимание, что высота дымохода должна составлять не менее двух метров.

Если вы оснастите верхнюю камеру такой печи водяной рубашкой, то она вполне может нагревать проходящий через нее поток воды. Также верхний бак может нагревать и проходящий воздух.

промышленные пиролизные котлы

Пиролизный котел для древесных отходов

Возможно, у вас на участке накопилось много древесных отходов: щепок, опилок, стружки. Для того, чтобы эффективно сжигать такой «мусор» можно построить специальный котел. Такое устройство также станет незаменимым помощником в деревообрабатывающих цехах.

самодельный пиролизный котел из бочки

Для создания такой печи тратится минимум материалов и а ее конструкция чрезвычайно проста.

Запасемся следующими материалами:

1. Металлическая бочка емкостью в 200 литров, у которой нужно вырезать верхнюю крышку.
2. Крышка с бортиком, точно подходящая к горловине бочки.
3. Круглый поршень с сечением, чуть меньшим внутреннего сечения бочки. Его нужно изготовить из массивной заготовки или искусственно утяжелить.
4. Труба с сечением 10 сантиметров и длиной, сантиметров на 20 больше, чем высота бочки.
5. Дымоходная труба с сечением около 10 сантиметров и длиной не менее 40 сантиметров.

В плотно подогнанной по размеру наружной крышке вырезается отверстие с сечением, чуть большим, чем у трубы, обозначенной в п «4», она же – «воздуховодная труба». Дымоходная труба вваривается в верхнюю часть боковой поверхности бочки.

Схема пиролизного котла из бочки

Воздуховодная труба плотно приваривается к поршню. На верхнем торце воздуховодной трубы размещают подвижную заслонку, регулирующую объем подаваемого воздуха. К нижней части поршня привариваем ребра, которые будут утрамбовывать топливную массу.

подгонка верхней крышки

Закладываем в бочку любое сухое древесное топливо. Грузить можно все, что угодно, вплоть до бумаги и шишек. Стоит отметить, что сухость исходного топлива очень критична для пиролизных котлов. Наполняем бочку на 2\3 ее высоты. Сверху на дрова укладываем щепки или бумагу и поджигаем их. Не возбраняется плеснуть несколько капель бензина. После того, как топливо загорелось – вставляем поршень с воздуховодной трубой, закрываем бочку верхней крышкой. Топливо будет постепенно прогорать и под собственным весом поршень будет опускаться.

По тяжестью поршня и без достаточного доступа кислорода топливо в бочке будет медленно тлеть. Выделяемый при пиролизе газ будет проникать в верхнюю часть бочки, где также будет сгорать. Наиболее будет нагреваться как раз верхняя часть бочки, в этой части температура воздуха может достигать 900 градусов. Такая температура полностью выжигает даже сажу.

внешний вид поршня и воздуховода

При хорошей регулировке и сухом топливе такая пиролизная печка может непрерывно работать на одной закладке до 30 часов.

Горизонтальная версия пиролизного котла

200-литровую металлическую бочку можно превратить и в горизонтальный котел. Как и вертикальном варианте – в такой печи будут присутствовать камера тления и камера дожига выделяющихся газов.

горизонтальная пиролизная печь

В принципе, такой котел можно приобрести и в уже готовом виде. Современная промышленность предлагает массу вариантов таких устройств на любой вкус и кошелек.

промышленная пиролизная печь

Дополнительное оснащение пиролизных котлов

Помимо нагрева окружающего воздуха пиролизные котлы могут выполнять и много другой полезной работы. Прежде всего, конечно, они могут подключаться к системам отопления с воздушным или жидким теплоносителем.

пиролизный котел с конвекцией

Так, большой популярностью пользуются конвекционные печи. В них применяется принцип конвекции воздуха. Для этого на котле размещаются специальные изогнутые воздуховоды. Их нижние патрубки забирают холодный воздух, а через верхние патрубки выходит уже горячий.

самодельный пиролизный котел с конвекцией

Ну и конечно же, никто вам не мешает оборудовать любой котел трубопроводом-теплообменником, который будет нагревать воду для системы теплоснабжения или для система горячего бытового водоснабжения.

И в заключении можете посмотреть краткий видеоурок, описывающий изготовление и эксплуатацию пиролизного котла.

Видео: Пиролизный котел своими руками

Пиролизный котел своими руками. Чертежи пиролизных котлов. Самодельные газогенераторные установки

Пиролизный котел своими руками сделать не так просто, как кажется на первый взгляд. Если разобраться в том, что такое пиролизный котёл, становится понятно, почему. Мало спаять электронную схему управления (или купить от промышленного образца, например от vitoligno-100-s).

Чертежи пиролизных котлов предполагают не только сварку жаропрочного железа или легированной стали (особой нержавейки) толщиной более 8 мм.

Качество самодельной газогенераторной установки может быть недостаточно для стабильного контролируемого процесса пиролиза (выделения газа).

Для пиролизного горения необходимо создать особые очень стабильные условия: температура подогрева дров с учётом их влажности (вода, испаряется из дров и уносит с собой огромное количество энергии), контролируемый доступ воздуха…  Все пиролизные котлы имеют приточный, а лучше вытяжной вентилятор и поэтому горение зависит от электроэнергии, работа без вентилятора невозможна, так как дым движется сверху вниз — естественной тяги быть не может, поэтому стоит заранее запастись источником бесперебойного питания UPS. Электроника обеспечивает компромисс между недостатком воздуха (кислорода) для выделения газа и повышенной температурой пиролизного горения, иначе исчезает пиролиз и котёл превратится в простой на дровах. Разработчики из Viessmann добились в своих  котлах  Vitolig 200 возможности регулирования мощности от 50 до 100%  что само по себе уже является большим достижением при помощи мощного вытяжного вентилятора с плавным (точным) регулированием частоты вращения. Возможности современных материалов теплоизоляции котла с такой высокой температурой не позволяют получить тепла от экономного варианта пиролизного котла меньше чем 13 кВт. А если столько не надо,  используются аккумуляторы тепла на воде, чтобы дрова не довели котёл до кипения. Самостоятельное изготовление котла возможно, но не факт, что он сможет работать на высоком КПД из котлов этого же класса промышленного образца. Определить качество любого пиролизного котла можно по дыму в дымоходе. Если дым не имеет запаха неприятного угарного газа на всём рабочем диапазоне мощностей, этот котёл с максимально возможным КПД для этого класса устройств.

Завышенные требования экологической чистоты воздуха в Германии не позволяют производить пиролизные котлы с низким КПД или нестабильного горения.

Конструкция (устройство) котла имеет ряд материалов, сделанных по технологиям из разных областей техники. Каналы первичного воздуха должны быть сделаны из жаропрочной стали или из огнеупорной глины (лучше из глины — шамота). Форсунка камеры сгорания керамическая , а лучше из карбида кремния без примесей. Асбестовый канат для уплотнения щелей дверц.

Это продиктовано условиями процесса пиролиза при температуре более высокой, чем обычное сгорание дров. Мало того, влажные дрова могут не довести котёл до режима эффективной работы — генерации газа.

Пиролиз при определённых условиях возникает и в моём закрытом камине. Выглядит это так: при высокой температуре в топке из торца полена начинает интенсивно выдуваться струя пламени голубого оттенка (как у газовой конфорки), а полено не горит, нет – оно тает, на глазах уменьшаясь в размере!

Описание конструкции пиролизного котла:

A  – Теплообменник с трубчатым щитком

B   – Загрузочная камера для дров
C   – Отверстия для первичного воздуха (воздух тления дров)
D   – Контроллер vitotronic 100
E   – Заслонка для вторичного воздуха (воздух горения газа)
F   – Заслонка для первичного воздуха
G   —  Отверстие для удаления золы и чистки
H   —  Канал сгорания из шамота (исключительное качество горения)
K   —  Подача вторичного воздуха
L   —  Камера сгорания из карбида кремния (долговечность и надёжность)

Схема пиролизного котла для отопления столярных цехов, столярных мастерских,столярок, помещений для обработки дерева, для систем сушки древесины, сушильных камер:

Руководство по установке пиролизного газогенераторного котла Vitoligno-s.

Кроме котла также важно помещение, отведенное под котельную, поэтому разумно ознакомиться с требованиями к котельным на котлах на твёрдом топливе.

Пиролизный котел своими руками

В регионах, отдалённых от централизованного отопления, раньше каждый дом оборудовался твердотопливным котлом. Топили его углём и дровами. К сожалению, такая конструкция не была лишена недостатков. Основным являлось неудобство при использовании.

Внимание! Довольно часто люди устанавливают электрические отопительные приборы, но стоит признать, что отапливать с их помощью дом — довольно затратное предприятие.

К счастью, есть достойная альтернатива в виде пиролизного котла, который можно сделать своими руками. Основные схемы и чертежи будут представлены в этой статье. Устройства такого класса могут вырабатывать тепло за счёт сжигания дров или специальных брикетов. Мало того, можно использовать отходы с деревообрабатывающих фабрик.

Что собой представляет пиролизный котёл

Как работает

Со схем и чертежей пиролизной отопительной системы можно понять основные принципы её работы. Но чтобы создать это устройство своими руками, в нём необходимо разобраться более подробно.

Процесс, который происходит внутри пиролизного котла, сделанного своими руками по чертежам и схемам, представленным в статье, функционирует благодаря сухой перегонке. Когда температура достигает 500-600 градусов по Цельсию — начинается процесс разложения. Его результатом являются два вещества — газ и природный кокс.

Созданный внутри конструкции газ смешивается с атомами кислорода. Благодаря этому начинается горение. Конечно же, чтобы всё прошло по схеме — внутри камеры, сделанной своими руками по чертежам и схемам, должна быть соответствующая температура.

Пиролизный газ, создаваемый в котле, сделанном своими руками, вступает во взаимодействие с углеродом. Это, в свою очередь, запускает реакцию. Но чтобы это стало возможным устройство должно быть сделано чётко по чертежам и схемам.

Результатом пиролизного процесса, который происходит в котле длительного горения, сделанном своими руками по популярным чертежам и схемам, образуется дым, но он не содержит каких-либо вредных соединений. Поэтом вред, наносимый, окружающей среде минимален.

Важным достоинством пиролизного котла, сделанного своими руками по чертежам и схемам, является то, что он практически не вырабатывает отходов. При этом выделяется немалое количество тепловой энергии, благодаря которой можно отопить немалую площадь.

Пиролизный процесс относится к классу экзотермических. В общем, так называются все процессы, в результате которых происходит высвобождение тепла. Но не всё так просто. Дело в том, что это тепло необходимо для того, чтобы осуществить дополнительный прогрев и сушку топлива.

Преимущества и недостатки

Есть важные нюансы, о которых нужно знать, перед тем как мастерить пиролизный котёл по чертежам и схемам. Начать нужно с достоинств и недостатков, которые имеет конструкция.

К плюсам пиролизных котлов, сделанных своими руками, можно причислить:

• Поддержание заданной температуры теплоносителя на протяжении длительного периода.
• Большой объём загрузочной камеры.
• Высокий КПД.
• Возможность утилизации отходов деревообрабатывающей промышленности в пиролизном котле, сделанном по чертежам.

Тем не менее, чтобы пиролизный котёл, сделанный своими руками, работал как нужно необходимо, чтобы в топливе было не более 30 процентов дополнительных компонентов.

Любая конструкция имеет свои недостатки, в данном случае к ним можно причислить:

• большие габариты,
• зависимость от наличия сети,
• требовательность к топливу.

Также к недостаткам пиролизной системы можно причислить высокую стоимость покупки. Но её можно значительно снизить, если создать устройство своими руками по чертежам и схемам.

В пиролизный котёл, сделанный своими руками по схемам и чертежам нельзя класть непросушенную древесину. Дело в том, что при высокой влажности пиролизной реакции не происходит. Даже при малом проценте резко падает КПД. Это происходит потому, что тепловая энергия превращается в пар.

Необходимость подключения к сети объясняется тем, что устройство должно иметь вентилятор. Именно он позволяет обеспечить принудительную тягу пиролизному котлу, сделанному своими руками по чертежам и схемам.

Создаём пиролизный котёл

Разбор схем и чертежей

Чтобы создать пиролизный котёл своими руками, важно тщательно изучить схемы и чертежи. Именно по ним вы сможете подобрать конструкцию и максимально точно определить количество нужных для строительства материалов.

На схеме и чертеже пиролизного котла отображены основные элементы, без которых невозможно построить конструкцию своими руками:

• регуляторы,
• дымовые каналы,
• отверстия для воздуха,
• трубы для подачи воды,
• трубы для отвода воды,
• камера сгорания,
• вентилятор.

Очень важно при изготовлении пиролизного котла своими руками придерживаться чертежей и схем. Дело в том, что это сложное устройство, в котором будут происходить высокотемпературные процессы. Поэтому малейшая ошибка может обратиться аварийной ситуацией.

Для частного дома будет достаточно пиролизного котла, мощность которого составляет 40 кВт. Не стоит стремиться к большой мощности. Дело в том, что в таком случае конструкция становится значительно сложнее. Мало того, конечная стоимость также увеличивается.

Выбор мощности пиролизного котла, который вы собираетесь создать, влияет на размер ключевых деталей на чертеже или схеме. От правильного подбора размеров зависит нормальное функционирование устройства.

Совет! Если вы владелец маленького домика, то можно остановить свой выбор на котле с мощностью в 30 кВт. Этого будет более чем достаточно.

Инструменты, необходимые для изготовления котла своими руками

Чтобы своими руками сделать конструкцию, работающую на основе пиролизной реакции по чертежам и схемам, необходимо запастись некоторым инвентарём. Для воплощения задумки в жизнь, вам понадобятся следующие материалы и инструменты:

• болгарка,
• сварочный аппарат,
• шлифовальные круги,
• электрическая дрель,
• электроды,
• трубы различного диаметра,
• полосы стали,
• термодатчик,
• вентилятор,
• металлические листы.

Это базовый набор, который необходим, чтобы создать пиролизную систему своими руками по схемам и чертежам. Конечно же, в процессе работы может возникнуть необходимость в дополнительных инструментах и материалах.

Внимание! Толщина стали для корпуса должна быть 3 мм, а лучше 4.

Тонкости сборки

После того как вы выберите подходящую схему, можно будет приступить к сборке. При этом необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

1. Отверстие, через которое в топку будут попадать дрова и брикеты должно располагаться немного выше, чем у обычных твердотопливных конструкций.
2. Не забудьте про ограничитель. Его главная задача — это контролировать количество воздуха. Для его создания нужна семидесятимиллиметровая труба в сечении. Её длина должна быть больше корпуса.
3. К ограничителю приваривается диск. Элемент должен быть выполнен из стали. Место приваривания — низ конструкции. В результате у вас получится зазор в 40 мм. Чтобы установка ограничителя стала возможной необходимо сделать дырки в соответствующих местах крышки.
4. Лучшей формой для отверстия, через которое будут загружаться дрова является прямоугольник. При этом важно не забыть о дверце. Она должна иметь специальную накладку для лучшей фиксации.
5. Также в конструкции необходимо предусмотреть отверстие, через которое будет удаляться зола.
6. Трубу для теплоносителя нужно сделать с изгибом. Это позволит повысить отдачу тепла.

Ещё одним важным элементом согласно любой схеме и чертежу является вентиль. С его помощью вы сможете контролировать количество теплоносителя, поступающего внутрь. Поэтому лучше всего расположить его в удобном и легкодоступном месте. Сам алгоритм создания пиролизного котла своими руками по чертежам вы можете увидеть на видео внизу.

После сборки огромное значение имеет первый запуск. Лишь после того, как вы убедитесь, что в продуктах горения нет угарного газа, можно будет утверждать, что всё сделано правильно. Для этого лучше использовать специальное оборудование.

Итоги

Создать котёл, работающий на основе принципа пиролиза можно своими руками. Но перед тем как начать работу необходимо написать проект. Основную роль в нём будет играть рисунок со схемой изделия и размерами.

Самодельный пиролизный котел своими руками: конструкция и расчет

Поскольку котлы, работающие на твердом топливе, стали пользоваться повышенным спросом, их стоимость начала возрастать. Это касается как классических простых агрегатов, так и пиролизных и пеллетных установок. Один из вариантов уменьшения стоимости – заказывать у мастеров либо самостоятельно изготовить пиролизный котел своими руками.

Чертеж пиролизного котла

Исходные данные для вычислений

Существенное понижение цены самодельного агрегата достигается за счет правильного подбора и закупки материалов и комплектующих. Это можно осуществить как с помощью опытного мастера, так и самостоятельно, имея в своем распоряжении чертеж пиролизного котла. По нему определяется количество и номенклатура материалов с таким расчетом, чтобы не покупать их с большим запасом. Дополнительно сэкономить средства позволяет и самостоятельное выполнение работ, единственное условие – умение производить заготовительные и сварочные работы на высоком уровне. Водяная рубашка установки представляет собой сосуд, работающий под давлением, поэтому качество сварных швов должно быть высоким.

Перед тем как сделать пиролизный котел, нужно выяснить, какими должны быть его параметры. Главный из них – тепловая мощность, необходимая для отопления дома. Ее можно высчитать по общей площади всех этажей здания по принципу: на каждые 10 м² потребно 1 кВт тепловой энергии. Полученное значение умножается на коэффициент запаса, согласно нормативной документации он составляет 1.2. В реальной жизни лучше принимать коэффициент не менее 1.5, поскольку дрова разных пород имеет различную теплоту сгорания.

Пиролизные установки работают по одному принципу: газы, выделяющиеся из древесины при горении в топке, дожигаются во вторичной камере. А вот компоновка камер и расположение прочих элементов конструкции может быть разным, примеры конструктивных схем можно увидеть на рисунке.

Схема пиролизного котла

Конструктивные особенности

Чаще всего конструкция пиролизного котла, сделанного своими руками, предполагает устройство верхней топки, под которой находится вторичная камера. Такая компоновка наиболее проста в изготовлении и хорошо зарекомендовала себя на практике. Топка и камера сжигания газов облицованы изнутри огнеупорным кирпичом. Воздух подается принудительно вентилятором – нагнетателем через специальные отверстия, между камерами выполнен щелевидный проем, называемый рабочей форсункой. Габаритные размеры проема определяются мощностью установки.

Пиролизный газогенератор

Факел пламени из форсунки нагревает днище камеры, под которым находится водяная рубашка. Нагретая вода поднимается и омывает дымогарные трубы теплообменника, по которым уходят продукты сгорания. Таким образом, схема пиролизного котла данной конструкции предусматривает двойной подогрев теплоносителя.

Для розжига дров в задней стенке топки устанавливается клапан прямой тяги, открываемый вручную с помощью рукоятки, вынесенной наружу корпуса. После того как топливо разгорелось, заслонку клапана закрывают, включают нагнетатель, и установка переходит в рабочий режим. Чтобы вся система работала устойчиво и эффективно, вначале потребуется сделать расчет пиролизного котла. Исходить надо из потребной тепловой мощности агрегата.

Читайте также полезную статью про принцип работы пиролизного котла.

Выполнение вычислений

Первым делом нужно подобрать размеры проема форсунки. Самый простой способ – приобрести готовое изделие, рассчитанное под определенную мощность, такие имеются в продаже для установок разных производителей, например, ATMOS. Другой путь несколько труднее, зато гораздо дешевле: изготовить проем необходимого сечения в шамотном кирпиче, который будет уложен на днище топки. Габаритные размеры щелевидного проема для разных значений мощности представлены в таблице 1.

Таблица 1

Потребная мощность, кВт	25	32	50	80	100
Длина проема, мм	120	140	150	200	200
Ширина проема, мм	30	30	30	30	40

Самодельный пиролизный котел длительного горения можно изготавливать с произвольными размерами топки, которые рассчитываются по такой схеме:

• Теплота сгорания древесины – 2,8 кВт/кг, плотность – 400 кг/м³. Чтобы обеспечить мощность 10 кВт, нужно за 1 час сжигать 10 / 2,8 = 3,6 кг дров.
• Учитывая, что между поленьями в топке остается пустое пространство, нужно принять коэффициент заполнения 0,5. Тогда полезный объем камеры на 1 час работы составит: 3,6 / 400 / 0,5 = 0,018 м³.
• Приняв длину полена равной 0,6 м, а высоту первичной камеры – 0,5 м, высчитывается ее полезная ширина на 1 час работы: 0,018 / 0,6 / 0,5 = 0,06 м.
• Чтобы загружать топливо 1 раз в 10 часов, полезный объем должен быть: 0,018 х 10 = 0,18 м³. Тогда при прежних значениях глубины и высоты полезная ширина будет: 0,18 / 0,6 / 0,5 = 0,6 м. Окончательные габариты – 0,6 м х 0,6 м х 0,5 м.

Самодельный пиролизный котел

Следующий шаг – подбор вентилятора – нагнетателя, который устанавливается на самодельные пиролизные котлы и обеспечивает подачу воздуха в обе камеры. Устройства подбираются по производительности, которая зависит от мощности установки, эти данные можно взять по Таблице 2.

Таблица 2

Мощность установки, кВт	25	32	50	80	90	100
Производительность нагнетателя, м3/ч	98,5	195,9	242,2	253,2	284,8	316,5
Полезный объем топки, м3	0,22	0,24	0,35	0,42	0,47	0,52

Дымовые газы, покидающие вторичную камеру, имеют достаточно высокую температуру. Чтобы не выбрасывать это тепло на улицу впустую, применяется жаротрубная схема изготовления пиролизного котла. В соответствии с ней, дымовые газы, проходя через дымогарные трубы теплообменника, охлаждаются до температуры 150–200 ⁰С, отдавая свою теплоту водяной рубашке. Чтобы рассчитать полезную площадь теплового обмена, нужно определить такие исходные данные:

• температуру теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах t₁ и t₂;
• температуру дымовых газов на входе в теплообменник и на выходе из него Т₁ и Т₂.

Далее, определяется разность температур ∆t= t₁ – t₂ и ∆Т = Т₁ – Т₂. После этого можно посчитать величину температурного напора τ, ⁰С:

τ = (∆Т – ∆t) / ln (∆Т / ∆t)

Площадь поверхности теплообмена S(м²) находят по формуле:

S = Q / k / τ

В этой формуле:

• Q– потребная мощность котельной установки;
• k – коэффициент передачи теплового потока, принимается 30 Вт/м² ⁰С.

Проверить результат можно по Таблице 3, в которой представлены укрупненные значения площади поверхности теплообмена в зависимости от мощности агрегата.

Таблица 3

Мощность котла, кВт	25	32	50	80	100
Smin, м2	4,5	6,3	8,5	14,5	16,5
Smax, м2	5,2	7,8	10,2	15,2	16,7

Изготавливая пиролизные котлы длительного горения своими руками, мастера зачастую устанавливают патрубок дымохода «на глазок», в то время как от правильной работы дымоходной трубы зависит КПД самого агрегата. Поэтому площадь сечения трубы, а потом и ее диаметр лучше определить по формуле:

F = L / 3600ϑ

В этой формуле:

• ϑ – скорость дымовых газов, принимается равной 0,5 м/с;
• L – расход газов, соответствует производительности вентилятора, м³/ч;
• F – площадь сечения трубы дымохода, м².

Через формулу площади круга находят значение диаметра трубы.

Рекомендации по выбору материалов

Чтобы сделать надежный пиролизный котел своими руками, нужно для топки взять легированную жаропрочную сталь толщиной не менее 5 мм, нельзя использовать простой низкоуглеродистый металл, он быстро прогорит. Жаропрочные марки сталей легированы хромом и молибденом, для их сваривания лучше применять соответствующие марки электродов. Чтобы корпус топки служил дольше, в местах с самой высокой температурой его надо облицевать изнутри огнеупорным кирпичом. То же самое делается и во вторичной камере.

Конструкция пиролизного котла

Для водяной рубашки можно брать обычную углеродистую сталь марки СТ 20 толщиной не менее 3 мм. Между наружной поверхностью топки и внутренней поверхностью водяной рубашки необходимо точечно приваривать ребра жесткости через каждые 15–20 см. Это будет предохранять внешнюю оболочку от разрушения при повышении давления и температуры теплоносителя в экстремальном режиме работы агрегата.

Жаротрубный теплообменник, которым снабжается пиролизный газогенератор, сваривается из нескольких труб, чья площадь наружной поверхности должна соответствовать или быть немного больше расчетной. Материал трубы – углеродистая сталь СТ 20, но если удастся найти жаропрочную, то это будет только лучше. Дверцы обеих камер сваривают двухслойными, закладывая внутрь асбест или другой теплоизоляционный материал, стойкий к высокой температуре.

Качественную сборку котла своими руками лучше производить в заранее подготовленном месте, где сразу можно будет выполнить его испытания. Если в наличии есть компрессор, можно проверить качество сварных соединений без заливки водой. Достаточно создать в рубашке избыточное давление и при этом промазать все швы мыльной пеной. В противном случае придется залить в рубашку теплоноситель, разжечь котел и внимательно наблюдать за всеми соединениями.

Для управления производительностью вентилятора потребуется приобрести комплект автоматики: контроллер и датчики. С их помощью автоматически регулируется температура теплоносителя в рубашке. Изготавливать и регулировать пиролизные котлы отопления своими руками не столь уж сложно, если есть соответствующие умения и навыки, а экономию средств можно получить значительную.

самостоятельное изготовление по схемам и чертежам

В связи с тем что на дворе опять кризис, цены на бытовой газ и электричество неуклонно растут. Многие владельцы газовых и электрических котлов ужа стали задумываться об альтернативном источнике отопления. Все чаще они обращают внимание на твердотопливные котлы. Однако цена таких отопительных устройств тоже довольно высока. Поэтому те владельцы загородных домов, кто обладает навыками работы с металлом и понимает устройство котла на твердом топливе, пытаются изготовить такой котел самостоятельно. В данной статье мы постараемся осветить тем моменты, на которые стоит обратить внимание если вы хотите изготовить пиролизный котел своими руками.

В чем особенность пиролизного котла?

О том как создать своими руками классический твердотопливный котел мы рассказывали в одной из наших прошлых статей. Давайте разберемся чем пиролизные отличаются от традиционных.

Метод пиролизного горения обладает рядом существенных преимуществ по сравнению с традиционным. Давайте рассмотрим, что же такое пиролиз и в чем его основные плюсы.

Пиролизом называют разложение углеводородов, например древесины на твердую, жидкую и газообразную составляющую в условиях высокой температуры и недостатка кислорода. В случае с дровами, при их пиролизе образуется древесный газ, древесная смола и древесный уголь в качестве твердого остатка. Пиролизный котел как раз и работает по этому принципу.

Конструкция пиролизного котла включает в себя две камеры, в первой из них происходит непосредственно выделение пиролизного газа из твердого топлива, а во второй – дожиг образовавшихся газов. Схема конструкции такого котла показана на рисунке:

Фото 1: Схема устройства самодельного пиролизного котла

Так как движение газов происходит сверху вниз, тяга в таких котлах принудительная. Однако существуют модели с естественной тягой иной конструкции, например твердотопливный котел отопления «Гейзер».

Давайте разберем преимущества этого метода, в сравнении с традиционным способом сжигания топлива. Итак, основные преимущества котла пиролизного типа в следующем:

• Существенная экономия топлива

  Благодаря использованию метода раздельного сжигания составляющих твердого топлива, достигается значительно увеличение эффективности прибора. Заложенные в котел дрова сгорают практически не оставляя золы, а исходящие газы содержат минимум вредных примесей. При традиционном методе, значительная часть энергии попросту «улетает в трубу».

• Длительность работы на одной загрузке

  Отопительные устройства пиролизного типа по сути являются котлами длительного горения. Эффективное использование топлива плюс наличие возможности регулировки интенсивности процесса позволяет значительно увеличить время работы котла на одной загрузке топлива.

• Экологичность

  Эффективность сжигания топлива в пиролизных котлах позволяет им соответствовать высоким экологическим нормам. В процессе горения топлива, остается минимум золы, а исходящие газы почти целиком состоят из водяного пара и не содержат вредных веществ. Требования экологической безопасности разрешают их использование даже в жилых кварталах.

• Возможность регулировки процесса горения

  Регулируя подачу воздуха в топочную камеру можно управлять интенсивностью процесса пиролиза, а следовательно и количеством выделяемого газа. Это дает возможность регулировать температуру теплоносителя в системе отопления.

Фото 2: Процесс дожига пиролизных газов

Однако следует отметить, что использование пиролиза имеет ряд особенностей и ограничений. Давайте рассмотрим их по порядку:

• Требовательность к влажности топлива

  В пиролизных котлах рекомендуется использовать топливо с влажностью ниже 20%. Использование более влажного топлива значительно снижает КПД устройства и способствует повышенному отложению смол на стенках дымохода.

• Работа на полной мощности

  Использовать котел пиролизного горения нужно с максимальной закладкой. Подкидывать и протапливать по чуть-чуть нежелательно так как это снижает его эффективность и негативно сказывается на сроке службы.

• Высокая цена заводских устройств

  Стоимость пиролизных котлов примерно в 2 раза выше, чем обычных, таких как например чешский твердотопливный котел отопления «Viadrus U22». Именно потому, что не все могут позволить себе купить такое устройство, многие умельцы и решаются изготавливать их самостоятельно.

Фото 3: Самодельный котел на дровах пиролизного типа

Этот краткий обзор плюсов и минусов котлов пиролизного типа показывает, что данные устройства имеют ряд существенных преимуществ перед моделями прямого горения. Однако их высокая цена толкает многих мастеров любителей к изготовлению самодельных отопительных устройств использующих принцип пиролиза.

Подготовка чертежей, оборудования и материалов

Начиная подготовку к изготовлению своими руками, такого устройства как пиролизный котел, в первую очередь необходимо обзавестись необходимыми чертежами. В сети или на торрентах вы вряд ли найдете где скачать их бесплатно, а вот за деньги на профильных форумах многие умельцы предлагают комплекты чертежей котлов различных мощностей и модификаций. Приобретая такой комплект вы сэкономите себе кучу времени и материалов, а также в комплекте получите подробную инструкцию по сборке и консультацию самого разработчика.

Прежде чем приступать к созданию пиролизного котла, необходимо подготовить все необходимы инструменты и материалы. Нам понадобятся следующие инструменты:

• Для резки металла вам понадобится обычная полупрофессиональная болгарка.
• Мощная дрель и набор сверл по металлу.
• Трансформаторная сварка для соединения деталей котла в единое целое. Однако данный тип сварки способен существенно перегружать электросеть. Поэтому во избежании сбоев в сети лучше воспользоваться инверторным сварочным аппаратом.

Фото 4: Болгарка для работы с металлом

Обычно в быту используются котлы малой и средней мощности 25-80 кВт. Такие котлы способны отапливать как типовой деревянный или каркасный дом, так и кирпичный коттедж с несколькими этажами. Для изготовления пиролизного котла мощностью 30 кВт в домашних условиях потребуются купить следующие материалы:

• Лист жаропрочной стали толщиной 5 мм, шириной 1,5 м и длинной 3,5 м;
• Стальной лист толщиной 4 мм, шириной 1,5 м и длинной 3,5 м;
• Металлический лист толщиной 6 мм, шириной 1 м и длинной 1 м;
• 3 м металлического уголка 50;
• 9 м стальной трубы с толщиной стенки 4 мм и диаметром 76 мм;
• 16 профильной трубы 25Х25Х3;
• 1 м круглого прута толщиной 20 мм;
• 2 м круглого прута толщиной 14 мм;
• Около 5 трехкилограммовых пачек электродов;
• 9 шт. шамотных кирпичей для футеровки;
• Центробежный вентилятор.

Фото 5: Сварочный аппарат для создания пиролизного котла своими руками

Обладая подробными чертежами, инструментами и материалами можно приступать к созданию самодельного котла пиролизного типа своими руками. Но перед тем как приступить к созданию самодельного котла, необходимо ознакомиться с техникой безопасности по работе с металлами и сваркой.

Техника безопасности при изготовлении

Знание техники безопасности при любой работе с металлами, будь то сварка или резка, поможет вам избежать серьезных травм. Мы настоятельно рекомендуем вам начинать изготовление самодельного котла только убедившись, что все необходимые меры безопасности приняты.

Фото 6: Футеровка загрузочной камеры шамотным кирпичом

В домашних условиях обычно применяются трансформаторные или инверторные сварочные аппараты. Основными мерами безопасности при проведении сварочных работ являются:

• Перед тем как начать варить котел своими руками, убедитесь в наличии заземления, а также максимальной изоляции проводов.
• Запрещается проводить сварочные работы в темное время суток, во время дождя, а также неподалеку от горючих и легковоспламеняющихся предметов.
• Изготавливая котел в тесном помещении, следует делать частые перерывы выходя при этом на улицу и проветривая помещение.
• Выполняя сварку металлических деталей, следует одеться в защитную одежду, а также использовать защитные очки для глаз.

При выполнении работ с металлами следует придерживаться следующих норм и правил:

• Резку и шлифовку необходимо выполнять в защитных перчатках и очках.
• Неподалеку от места создания пиролизного котла у вас должна находится аптечка.
• Следует учитывать, что при резке металла он нагревается, что может привести к ожогам.
• При отсутствии надлежащего опыта владения болгаркой, следует избегать использования зубчатых дисков и дисков большого диаметра. Также не следует снимать защитный кожух.

Фото 7: Пиролизные котлы длительного горения кустарного производства

Соблюдение этих несложных правил при изготовлении котла своими руками поможет вам избежать серьезных травм и увечий.

Самостоятельная установка и монтаж

Самодельный пиролизный котел помимо точного расчета и правильной сборки требует, правильного монтажа и обвязки для эффективной работы в отопительной системе дома:

• Установку следует производить на специальную бетонную стяжку толщиной не менее 7 см. Длина и ширина фундамента должна быть больше основания котла на 10-20 см.
• На прямой и обратной линии должны быть установлены запирающие вентили полностью отключающие котел от системы отопления.
• Монтаж изготовленного своими руками пиролизного котла должен производится в соответствии со СНиП ІІ-35-76.
• При подготовке к первому пуску котла, следует убедиться, что уплотнительный шнур плотно уложен в канавки дверцы, и из под него не происходит утечки продуктов сгорания.
• Сечение дымохода должно быть не меньше сечения патрубка отходящих газов. Высота и форма сечения и его площадь должны быть такими, чтобы обеспечивать на выходе достаточную тягу, для полного вывода продуктов сгорания в атмосферу.

Более подробно о создании в домашних условиях самодельного котла пиролизного типа своими руками смотрите в следующем видео:

В заключении отметим, что самостоятельно создание пиролизного котла достаточно трудоемкий процесс. Однако, если вы обладаете мастерством и терпением, то изготовление отопительного устройства своими руками обойдется вам значительно дешевле, чем покупка заводской модели. Надеемся, что пиролизный котел собранный вами будет работать долго и исправно обогревать ваш дом в течении долгих лет.

чертежей, схем, пошаговых инструкций изготовления

Пиролиз — так называется процесс, при котором происходит медленное сгорание топлива. Сопровождается образованием газовой среды.

Этот процесс лежит в основе работы котельного оборудования, которое по эффективности может быть сравнимо с газовым.

Покупать пиролизный котел необязательно: можно сделать самому. Ниже мы более подробно объясним, как это сделать.

Оригинальность и особенность пиролизных котлов

Содержание статьи

• Оригинальность и особенность пиролизных котлов
  • Преимущества котлов
  • недостатки
  • Рабочие характеристики
• Материалы и инструмент для производства
• Схема и чертежи пиролизного котла
• Пошаговая инструкция изготовления пиролизного котла
• Советы по изготовлению пиролизного котла

Преимущества котлов

Пиролизные котлы

имеют следующие преимущества.

1. При сжигании топлива не выделяется сажа, сажа и другие отходы горения . Печи пиролиза относятся к одному из самых экологически чистых видов печного оборудования .
2. В качестве топлива можно использовать любое сухое топливо. , например, отходы швейной промышленности. Топливо хорошего качества позволяет обеспечить непрерывную работу котла на базе печи пиролиза в течение 12 часов. Т.е. дров можно загружать дважды в день .
3. Использование такой печи снижает затраты на отопление на 50-60% в год .Использование технологии пиролиза позволяет автоматизировать процессы управления печью, а это соответственно повышает безопасность устройства в целом.

недостатки

Между тем, в котлах этого типа есть определенные недостатки .

Чтобы купить готовый котел и запустить его, нужно вложить определенную сумму, но стоит заметить, что экономичность этого устройства будет видна практически сразу .

Рабочие характеристики

Одна из трудностей эксплуатации такого устройства связана с тем, что используемое топливо должно иметь влажность около 20%. В противном случае горение прекратится. Т.е. топливо должно пройти процесс сушки . Эта операция может усложнить конструкцию устройства и снизить его эффективность.

В некоторых случаях для откачки воздуха используется электрический насос, тогда работа оборудования становится зависимой от электричества .

Эту информацию необходимо учитывать при самостоятельном изготовлении котла.

Материалы и инструмент для производства

Прежде чем приступить к созданию печи такого типа, необходимо собрать достаточно широкий набор инструментов и материалов.

Ниже приводится примерный список.

1. Электродрель.
2. Сварочный аппарат. Опыт подсказывает, что желательно использовать модель постоянного тока.
3. Электроды для сварки.
4. Угловая шлифовальная машина.
5. Круг отрезной и шлифовальный диаметром 125 мм. Если лист для изготовления печи будет разрезаться самостоятельно, то потребуется отрезной круг диаметром 230 мм.

Материал для изготовления печи, как правило, указывается в техническом задании, входящем в комплект рабочей документации.Но в любом случае будет востребован лист толщиной 4 мм, профилированные трубы с толщиной стенки 2 мм, определенное количество полосы металла разной ширины и толщины . Помимо металла, из которого со временем будет построена печь, потребуются вентилятор и датчик температуры .

Важно ! Пиролизный котел отличается от другого оборудования тем, что сжигает не только топливо, но и газ, выделяющийся при его сгорании.

Схема и чертежи пиролизного котла

Для лучшего понимания принципа работы данного оборудования имеет смысл разобраться, как работает такой котел, разобрать его принципиальную схему.

Печь пиролиза состоит из следующих частей.

1. Камеры газификации.
2. Форсажные камеры
3. Системы подачи воздуха (первичный, вторичный).
4. Водяная рубашка.
5. Решетка.

Кроме того, конструкция пиролизного котла включает водопроводных труб, камеру сгорания, аппаратуру управления, вентилятор и некоторые другие агрегаты .

Пиролизный котел — довольно сложное техническое устройство. При самостоятельном изготовлении необходимо строго соблюдать все требования рабочей документации.

Предлагаем чертеж котла, который пригодится при изготовлении.

Внутреннее устройство котла поможет разобраться в следующей схеме.

Обычно для отопления загородного дома достаточно котла на 40 кВт . Если этот показатель необходимо отрегулировать, то можно изменить некоторые параметры печи.

Для изготовления котла необходимо подготовить его основные конструктивные элементы.

Пошаговая инструкция изготовления пиролизного котла

Кузов

Для изготовления корпуса котла длительного горения используется листовая сталь.

• При помощи угловой шлифовальной машины детали подготавливаются в соответствии с чертежами.
• В стенах подготовлены места под дверцами зольника и для загрузки топлива. Главное при выполнении работ — соблюдение всех требований рабочей документации.
• Сварочный аппарат используется для соединения листовых деталей .
• После получения готовой детали образовавшиеся швы необходимо очистить от окалины . Для этого используйте небольшую угловую шлифовальную машину с навесным шлифовальным кругом.
• После этого приварите сопла так, чтобы не было зазоров между швами .
• Защитные теплообменники должны быть установлены на задней части котла к.
• После проверки на герметичность можно установить заднюю стенку из жаропрочной стали.
• На следующем этапе изготовления печи необходимо установить перегородку , которая разделит газификационную и газовую камеры сгорания, сделав колосниковую решетку из чугуна.
• Сверху камеры газификации установлен воздуховод вместе с заслонкой. Внизу камеры установлен воздуховод. После этого топку сразу отделывают шамотным (жаропрочным) кирпичом.
• Отделка выполняется снизу и по бокам.

Двери

Для дверок котла придется покупать лист жаропрочной стали.

Для увеличения жесткости их армируют стальным уголком, приваривая его с внутренней стороны.

Сборка

Такой котел можно установить в нежилом помещении.

Сборка осуществляется в следующем порядке.

• Прикрепите дымоход.
• После этого к котлу армируют трубы, по которым будет транспортироваться рабочее тело отопительного контура.
• После установки дымового насоса установка считается завершенной.

Советы по изготовлению пиролизного котла

• При изготовлении данного оборудования необходимо строго соблюдать требования рабочих чертежей, а сами работы должны выполняться с использованием качественного инструмента .
• Поскольку шлифовальный станок будет использоваться во время работы, при обработке сварных швов необходимо использовать средства индивидуальной защиты : очки, перчатки, респиратор.
• Все работы должны выполняться с соблюдением требований техники безопасности и охраны труда .
• По окончании работ на поверхность готовой печи имеет смысл нанести защитное покрытие, предохраняющее печь от коррозии.
• При изготовлении или покупке готового дымохода необходимо обращать внимание на то, чтобы он был изготовлен с минимальным количеством колен . Это облегчит прохождение продуктов сгорания.
• Пиролизный котел необходимо установить на прочное основание . Под него нужно установить простой фундамент , который не нужно заглублять. Достаточно, чтобы заполнить ровный участок бетоном.

Пиролизный котел своими руками: экономичность изготовления и эксплуатации

Пиролизный котел своими руками

Проблема отопления при отсутствии дешевой электроэнергии и угля, как правило, решается с помощью дров. Из-за удорожания такого природного ресурса, как природный газ, его использование может существенно сказаться на семейном бюджете.Люди, столкнувшиеся с газификацией своего частного дома, начинают искать альтернативные источники тепла. И на помощь приходит пиролизный котел, сделанный своими руками, из подручных материалов — дровяной котел, работающий на самом дешевом виде топлива.

Состав

• Концепция и конструкция пиролизного котла

• Принцип работы газового котла
• Дровяной котел — основные преимущества
• Каков КПД пиролизного котла
• О топливе для газа котел

Делаем пиролизный котел своими руками

Инструмент для работы

Чертежи и схемы газового котла

Преимущества пиролизного котла Благо

Концепция и конструкция пиролизного котла

пиролизный котел предназначен для отопления различных помещений за счет сжигания древесины — прессованных брикетов, бревен и отходов.По своей конструкции газовый котел отличается от классического твердотопливного оборудования, которое также сжигает дрова. Почему выгодно установить пиролизный котел: принцип работы поможет разобраться!

Конструктивная схема и принцип работы пиролизного котла

Топка в пиролизных котлах разделена на две части. В камере газификации или загрузочной камере (первая часть) при недостатке кислорода дрова сгорают и пиролизуются, а выделяющиеся газы выгорают в камере сгорания (вторая часть), в которую подается вторичный воздух.Отвод тепла от загрузочной камеры сведен к минимуму.

Эти пространства разделены колосником, на котором расположены брикеты. Первичный воздух проходит через слой древесины сверху вниз. Таким образом, основным отличием газогенераторных котлов от других бытовых приборов считается верхняя дутье.

Топки таких конструкций отличаются повышенным аэродинамическим сопротивлением, поэтому в большинстве случаев их тяга является форсированной. Иногда это реализуется по технологическим причинам с использованием дымоудаления, а не за счет нагнетательного вентилятора, что более характерно для небольших котлов.

Принцип работы газового котла

Принцип работы дровяного котла основан на принципе термического разложения древесины, суть которого заключается в том, что сухая древесина может разлагаться на твердый остаток (уголь) и летучие вещества. часть (газ) под воздействием внешних факторов.

Как работает пиролизный котел?

Во время процесса, происходящего в загрузочной камере в условиях высокой температуры и недостатка кислорода, генераторный газ выделяется из ресурса.Древесный газ проходит через сопло, смешивается со вторичным воздухом и сгорает в камере при температуре, близкой к 1200 градусам Цельсия. Дымовые газы проходят через конвективную часть теплообменника, отдавая свое тепло рабочему телу, а затем удаляются через дымоход.

Загрузочная камера пиролизного котла имеет огнеупорную футеровку, которая значительно повышает температуру внутри аппарата и создает идеальные условия для эффективного и качественного сжигания дров.

Котел на древесном топливе — основные преимущества

Сегодня для сжигания дров используют различные устройства: печи-аккумуляторы, воздушные и водогрейные котлы. Из всего оборудования наибольший интерес для потребителей представляют пиролизные (газогенераторные) котлы. Основное отличие пиролизных котлов от простых твердотопливных моделей заключается в том, что они сжигают не сами дрова, а образующийся древесный газ. При горении совсем не образуется сажа, а зола появляется в минимальном количестве, поэтому аппарат требует меньше чистки.

Неоспоримым преимуществом пиролизного котла является его способность поддерживать заданную температуру дольше, чем традиционные котлы, благодаря более высокому КПД и увеличенной загрузочной камере. Некоторые конструкции на одной и той же вкладке топлива могут работать в течение дня.

Пиролизный котел требует меньше очистки

В выхлопных газах меньше канцерогенов. Во время горения пиролизный газ взаимодействует с активированным углем, поэтому дымовые газы на выходе в основном представляют собой смесь водяного пара и диоксида углерода..

Еще одним преимуществом газогенераторных котлов является возможность регулирования мощности — 30 — 100%. Аппарат пиролиза может утилизировать некоторые отходы, практически не загрязняя окружающую среду. К таким отходам относятся резина, пластмассы и полимеры. Но при этом дровяные котлы требовательны к топливу, нуждаются в электроснабжении и имеют большие габариты.

Каков КПД пиролизного котла

Время работы дровяного котла измеряется в широком диапазоне, зависящем от многих факторов — температуры наружного воздуха, желаемой температуры помещения, изоляции дома, влажности и типа топлива, а также точности проектирования систем отопления.Но одно можно сказать наверняка — газовые котлы намного эффективнее традиционных.

Резину и полимеры можно утилизировать в топке пиролизного котла без вреда для атмосферы.

При сжигании древесины, в том числе мокрой, невозможно достичь таких высоких температур, как при сжигании древесного газа, полученного из них. Кроме того, для сжигания газа требуется меньше вторичного воздуха, из-за чего повышается температура, а следовательно, увеличивается время и эффективность горения.Кроме того, процесс сжигания пиролизного газа легче контролировать.

О топливе для газового котла

Для сжигания используется древесина, длина которой составляет от 380 до 450 миллиметров, а диаметр от 100 до 250 миллиметров. Топливные брикеты должны иметь такой размер — 30 на 300 миллиметров. Мелкие древесные отходы и опилки можно сжигать одновременно с дровами, но это стоит не более 30% от объема загрузочной камеры. Такие котлы могут сжигать дрова, для которых характерна влажность до 40%.

Топливо для пиролизного котла

Пиролизные котлы следует топить на более сухой древесине, только в этом случае установка будет работать на максимальной мощности, а срок службы увеличится. Древесина с влажностью 20% характеризуется теплотворной способностью 4 кВт в час на килограмм древесины, древесина с содержанием воды 50% характеризуется теплотворной способностью 2 кВт в час на килограмм дров.

Таким образом, теплотворная способность топлива зависит от наличия воды в древесине: полезная энергия брикетов значительно уменьшается с увеличением содержания воды.При этом расход топлива увеличивается вдвое.

Делаем пиролизный котел своими руками

Котлы с пиролизным сжиганием дров в последнее время стали более популярными, так как снята зависимость от нестабильных тарифов на природный газ. Конечно, на рынке есть хорошие газогенераторные установки с хорошими характеристиками, но их стоимость все равно достаточно высока, что смущает покупателей. На прошлой строительной выставке простой котел отечественного производства стоил не менее тысячи долларов.Именно поэтому многие потребители предпочитают делать пиролизные котлы своими руками.

Инструмент для работы

Чтобы самостоятельно изготовить котел на дровах, достаточно иметь желание и необходимый инструмент! Конечно, сил придется потратить немало. Но все возможно.

Схема движения древесного газа в котле

Для начала стоит собрать максимум информации об этом отопительном приборе и его особенностях. Необходимо заранее рассчитать и решить, какой вид горения будет оптимальным для конкретного здания — на решетке или с щелевой горелкой.Затем следует посетить специализированный магазин и приобрести необходимые запчасти. Для изготовления пиролизного котла потребуются такие материалы:

• труба стальная толщиной 4 мм;
• лист стальной 4 мм;
• несколько профильных труб;
• электроды
• пруток круглый 20 мм;
• вентилятор центробежный;
• кирпич шамотный;
• автоматика, контролирующая температуру;
• гайки и болты;
• шнур асбестовый.

Чертежи и схемы газового котла

Точное количество материала можно рассчитать исходя из чертежей.В Интернете на эту тему есть много платных рисунков и литературы. Если руководствоваться этим материалом, получится сносный агрегат. На схеме пиролизного котла нужно указать топку, теплообменник и место подачи воды. Не стремитесь создать схему аппарата на дереве с нуля, лучше воспользоваться принципиальной схемой и внести в нее лишь некоторые корректировки и изменения.

Чертеж пиролизного котла на древесине

Сделав своими руками газогенераторный котел, можно взять за основу схему нагревательного аппарата 40 кВт, разработанную конструктором Беляевым, а затем оптимизировать ее для лазерной резки меньшего количества деталей. использовал.Вы можете изменить конструкцию устройства, чтобы его внутренний объем оставался неизменным.

При этом желательно, чтобы рубашка теплообменника значительно увеличилась. Далее необходимо соединить все детали будущего пиролизного котла, четко следуя чертежу. В этом случае в качестве теплоносителя используется воздух, и он может обогреть помещение без потерь тепла.

Обеспечивать герметичность труб не нужно, т.к. для котла на дровах протечки и возможность замерзания системы отопления нехарактерны.Таким образом, данное устройство считается идеальным решением для установки в загородном доме, где его нужно отапливать лишь изредка.

Принципиальная схема пиролизного котла

Собрав котел по схеме, можно приступать к его установке и дальнейшим испытаниям. Правильно сделанный газовый котел должен быстро выйти на требуемый режим, а система отопления должна прогреться максимум за тридцать минут. Температура в помещении обычно очень быстро повышается.

Преимущества пиролизного котла «Благо»

Котел «Благо» разработан изобретателем Благодаровым Ю.П., заявивший о преимуществах своего творения. По продолжительности горения дров на максимальной теплотворной способности газогенераторный аппарат Благо превосходит другие котлы.

В этой модели решетки решетки полностью закрывают дно топливных бункеров. Следовательно, при естественной тяге наблюдается высокая теплота сгорания топлива и более длительный период горения из-за расположения топливных бункеров, что позволяет увеличивать объем топливных бункеров без ущерба для эффективности.

Конструкция котла Благо

Устройство пиролизного котла позволяет горючее сжигать в одной из двух камер сгорания, а в третьей — сжигать. Blago энергонезависим и всегда обеспечивает необходимую мощность. Осуществляется полное сгорание соединений фенольных групп — дегтя, смол, спиртов, эфирных масел.

Установленные в камере сгорания направляющие выступают в качестве хороших теплоотводов. Торфяные брикеты, опилки и уголь можно сжигать в пиролизном котле. В период низких температур можно постоянно закладывать топливо в камеру сгорания, поддерживая оптимальную температуру в помещении.

Таким образом, несмотря на то, что двор — это 21 век, люди до сих пор обращаются к дровам как к природному ресурсу для отопления. Теперь понятно, почему из всех твердотопливных устройств пиролизные котлы для населения вызывают наибольший интерес.

Газификация и пиролиз — Технологии производства электроэнергии

В последние годы ряд компаний предприняли попытки разработать новые технологии получения энергии из отходов, основанные как на газификации, так и на пиролизе. Эти технологии заимствованы из энергетики и нефтехимии.

Пиролиз — это процесс частичного сгорания, осуществляемый при умеренных температурах в отсутствие воздуха, в результате которого обычно образуется горючий газ и горючий твердый остаток. В газификации используются более высокие температуры и большая часть твердого материала превращается в горючий газ. В обоих случаях газ обычно сжигается для выделения тепла, а затем пара.

Типичной для этого типа установок является система, разработанная в 1990-х годах в Японии10, в которой используется начальный процесс пиролиза с последующим сжиганием для выделения тепла.Отходы, доставляемые на завод, сначала измельчаются, а затем загружаются во вращающийся пиролизный барабан, где они нагреваются примерно до 450 ° C. Тепло, обеспечиваемое горячим воздухом, генерируемым на более поздней стадии процесса, пиролизирует отходы, превращая их в горючий газ и твердый остаток.

Твердый остаток содержит любой металл, попавший вместе с отходами. На этом этапе его можно удалить для переработки. Таким образом можно разделить как железо, так и алюминий. Оставшийся твердый шлак измельчают.Затем газ и измельченный остаток подают в высокотемпературную камеру сгорания, работающую при 1300 ° C, где он полностью сгорает. Горение контролируется, чтобы ограничить образование оксидов азота. Негорючий материал прилипает к стенкам камеры сгорания, где он в жидкой форме течет ко дну. Отсюда он выводится из нижней части печи и сразу охлаждается, образуя инертный гранулированный материал, пригодный для дорожного строительства.

Горячие дымовые газы из камеры сгорания используются для выработки пара для привода турбины.Затем пыль удаляется из выхлопных газов и возвращается в систему сгорания. После этого система очистки дымовых газов удаляет все оставшиеся кислые газы. Только этот материал, около 1%

Железный шлак

Рисунок 16.2 Блок-схема установки пиролиза отходов

Свалка

Алюминий

Железный шлак

Рисунок 16.2 Блок-схема установки пиролиза отходов

Свалка исходного объема ТБО, подлежит захоронению на свалке.Система также утверждает, что поддерживает чрезвычайно низкие остаточные уровни диоксинов.

Газификация отходов аналогична пиролизу, но конверсия отходов происходит при более высокой температуре в присутствии контролируемого количества воздуха или кислорода. В зависимости от используемого процесса будет производиться синтетический газ с низким или средним содержанием энергии. На заводе по переработке энергии на отходы он будет сжигаться, но его также можно использовать в качестве сырья для некоторых химических процессов или как средство производства водорода.

Топливо из отходов

RDF — это продукт переработки ТБО для создания топлива, которое легко сжигается в котле для сжигания.Для производства RDF отходы необходимо сначала измельчить, а затем тщательно отсортировать, чтобы удалить все негорючие материалы, такие как стекло, металл и камень. Измельчение и разделение производятся с использованием ряда энергоемких механических процессов. По оценке Всемирного банка, для обработки 1 тонны ТБО требуется 80-100 кВтч и еще 110-130 кВтч для сушки отходов11

После измельчения и разделения отходов горючая часть превращается в гранулы, которые можно продавать в качестве топлива.Первоначальной целью этого процесса было создание топлива, пригодного для смешивания с углем на угольных электростанциях. Однако это привело к системным проблемам, и современная стратегия заключается в сжигании топлива на специально разработанных электростанциях. Альтернативой является смешивание RDF с отходами биомассы, а затем сжигание этой смеси на электростанции. Поскольку производству RDF должна предшествовать тщательная сортировка, этот тип процедуры лучше всего подходит для ситуаций, когда планируется обширная переработка.

Соображения по охране окружающей среды

Городские отходы, их образование и судьба являются серьезными экологическими проблемами.Современная городская жизнь производит огромное количество отходов в виде бумаги, пластика, металлов и стекла, а также органических материалов. То, как эти отходы обрабатываются, вызывает все большую озабоченность во всем мире.

Отходы, такие как бумага, стекло и металл, могут быть переработаны, как и пластмассы теоретически. С экологической точки зрения имеет смысл повторно использовать как можно больше отходов, поэтому экологи обычно выступают за максимальную переработку. Многие европейские правительства продвигают переработку. Однако с точки зрения экономики рециклинга нет четких указаний, и есть критики, которые считают его неэффективным.Поскольку такие дебаты противопоставляют устойчивость экономике, проблему решить нелегко.

В то время как переработка является идеальным решением, на практике часто нет ни оборудования, ни инфраструктуры для эффективной переработки. Даже там, где используется рециркуляция, все еще остаются остатки отходов, которые нельзя использовать повторно. Таким образом, остается значительный объем отходов, для которых требуются альтернативные средства удаления. Единственные доступные в настоящее время варианты — захоронение на свалке или сжигание.

Сжигание отходов поначалу казалось бы идеальным решением. Сжигание снижает количество отходов до 10% или менее от их первоначального объема. В то же время он производит энергию в качестве побочного продукта, и эту энергию можно использовать для выработки электроэнергии или для отопления, или для того и другого. К сожалению, отходы часто содержат следы нежелательных веществ, которые могут попасть в атмосферу в результате сгорания. Другие опасные продукты могут возникнуть в результате самого горения, а отходы содержат химические прекурсоры.Таким образом, при решении одной экологической проблемы сжигание отходов может привести к возникновению других.

В связи с этим сжигание отходов все чаще регулируется строгим законодательством. Это устанавливает ограничения на количество различных опасных материалов, которые могут быть выброшены в результате процесса. Главными из них являются тяжелые металлы, такие как ртуть, и сильнодействующие органические соединения, такие как диоксины. Современные заводы по переработке отходов в энергию могут удовлетворить эти требования. Однако за последние 20 лет в некоторых частях мира они приобрели плохую репутацию.Это оказалось труднопреодолимым, и есть страны, где электростанции, работающие на отходах, считаются слишком непопулярными, чтобы получить одобрение. Новые технологии переработки отходов, такие как газификация и пиролиз, могут преодолеть этот барьер.

Читать здесь: Ясень

Была ли эта статья полезной?

Пиролизационная газификация и анаэробное сбраживание

Даже когда конкретный материал биомассы подходит для прямого сжигания, как описано в главе 7, это не обязательно будет наиболее эффективным способом рекуперации воплощенной энергии биомассы.В частности, материалы с естественно высоким содержанием влаги могут содержать значительные количества углеводородов и других органических материалов; но сушка их до состояния, при котором они могут быть загружены непосредственно в котел, редко бывает практичным или экономичным. Однако доступны альтернативные методологии, некоторые из которых существуют очень давно. Они могут превратить базовую биомассу в более удобные виды топлива с большей плотностью энергии, которые могут гореть чище и при значительно более высокой температуре.

Древесина прямо из леса — некачественное топливо

Например, древесина из леса в качестве топлива оставляет желать лучшего; Древесина из большинства пород деревьев должна быть просушена на воздухе в течение значительного периода перед сжиганием, в противном случае образуется чрезмерное дымообразование. Влага в древесине ограничивает максимально достижимую температуру пламени. Смолистые остатки масел и смол в древесине забивают дымоходы и дымоходы. В поисках лучшего топлива когда-то в далеком прошлом люди научились превращать древесину деревьев в древесный уголь, который горел сильнее и выделял гораздо меньше дыма.Процесс сжигания древесного угля, каким бы сырым он был изначально, был первым систематическим применением того, что мы сейчас называем пиролизацией.

По сути, пиролизация происходит, когда органический материал нагревается в отсутствие воздуха. Газы и жидкости удаляются, оставляя после себя очищенный уголь. Производство древесного угля первоначально предполагало медленное сгорание части древесины в большой куче, запечатанной глиной или дерном. Некоторое количество воздуха необходимо для того, чтобы процесс работал, но подача воздуха тщательно ограничивается до абсолютного минимума.Древесный уголь — единственный конечный продукт; однако, если древесина нагревается в герметичном контейнере, из нее выделяются древесный уголь, деготь, древесный спирт (метанол), скипидар, пиролиновая кислота, также известная как древесный уксус, и древесный газ, горючий газ, содержащий водород и окись углерода, который может использоваться в качестве топлива для процесса отопления. Этот процесс, также известный как деструктивная перегонка, играл важную роль в промышленности на протяжении многих веков. Смола была необходима для судоходства в качестве защитного покрытия, скипидар был ценным растворителем, древесный уксус можно было переработать в уксусную кислоту, а производство стали и пороха зависело от больших количеств древесного угля.Однако растущий спрос вызвал массовую вырубку лесов, особенно в Центральной Европе, а растущий дефицит стимулировал переход на кокс и каменноугольную смолу, которые также производятся в процессе пиролизации.

Большинство материалов биомассы можно пиролизовать в отсутствие кислорода. Все это даст аналогичные комбинации полукокса, жидкостей и газа — этот газ обычно называют синтез-газом, и он используется в качестве основного топлива на большинстве установок пиролиза. Жидкость представляет собой биомасло, которое можно использовать непосредственно в качестве топлива для обогрева или перерабатывать в сырье для фармацевтики или нефтехимии.Уголь также можно сжигать или использовать в качестве кондиционера почвы и удобрения, удерживая при этом значительное количество углерода.

Технология быстрого пиролиза была разработана в Нидерландах компанией Biomass Technology Group. В основе процесса лежит реактор с вращающимся конусом. Мелкие частицы биомассы и горячего песка вводятся на дно конуса, и пиролиз происходит, когда реактор вращается со скоростью 300 об / мин, вращая биомассу вверх. Бионефть является основным продуктом: необходимое тепло поступает от отдельного сжигания произведенного полукокса.

Более энергоэффективная альтернатива — торрефикация. Это эффективная пиролизация при более низкой температуре, чем та, которая обычно используется для производства древесного угля, и процесс может справиться с более широким разнообразием типов сырья и содержания влаги. Твердый конечный продукт, иногда известный как биоуголь, более предсказуем, менее подвержен пылеобразованию и эффективно устойчив к реабсорбции влаги при хранении. Его можно сжигать напрямую или использовать для производства топливных гранул и брикетов для барбекю, и он показал хорошие результаты в качестве топлива для газификатора (см. Ниже).Также доступен интегрированный процесс, в котором безвоздушная сушка перегретым паром подготавливает биомассу к высокотемпературной стадии. Пар поступает из самой биомассы, а тепло от газа уходит в процессе торрефикации. Содержание влаги в «бездымном» твердом конечном продукте составляет 3%, исходная масса снижается примерно на 30%, но сохраняется 90% начальной теплотворной способности.

В девятнадцатом веке было обнаружено, что при подаче ограниченного количества воздуха и / или пара в камеру пиролиза объем и содержание энергии газа производились

Реактор пиролиза с вращающимся конусом (Воспроизведено с разрешения Biomass Technology Group )

было значительно увеличено.Это трехэтапный процесс. Сначала происходит прямая пиролизация, высвобождая летучие жидкости и газы и оставляя обугленный. Затем начинается горение, так как летучие продукты (и часть полукокса) вступают в реакцию с кислородом воздуха, повышая температуру и производя монооксид углерода и диоксид углерода. Наконец, полукокс вступает в реакцию с диоксидом углерода и водяным паром, который может происходить из-за содержания влаги в биомассе, с образованием большего количества оксида углерода и водорода. Конечный продукт, обычно известный как генераторный газ, будет содержать меньший или больший процент загрязняющих веществ, таких как смолы, щелочи, сера, аммиак, хлор и твердые частицы, и, возможно, его необходимо будет очистить перед дальнейшим использованием.

В начале двадцатого века древесный или генераторный газ был широко используемой альтернативой городскому газу, полученному в результате газификации угля. Нехватка нефти во время обеих мировых войн увеличила спрос на газ в качестве альтернативного, хотя и менее эффективного топлива для автомобилей. Газообразное топливо без давления имеет гораздо более низкую плотность энергии, чем жидкое топливо, поэтому около 1 миллиона транспортных средств по всему миру, которые были переоборудованы для работы на газе, были немедленно узнаваемы благодаря большим надутым газовым баллонам на их крышах.Более дешевое ископаемое топливо в 1950-х и 1960-х годах в значительной степени убило интерес к газификации, но его возродил нефтяной кризис 1973 года.

Термины «генераторный газ» и «древесный газ» часто взаимозаменяемы, что отражает тот факт, что в большинстве случаев газификации без использования угля в качестве сырья традиционно использовалась древесина или древесный уголь. Древесный уголь был самым простым вариантом, поскольку его газификация давала минимум золы,

Схема процесса газификации биомассы (воспроизведена с разрешения Biomass Technology Group)

смол и других нежелательных примесей, но это была низкая эффективность процесс.При производстве древесного угля на древесину расходуется не менее 50% энергии. В наши дни большинство современных газификационных заводов используют древесину в той или иной форме, либо переработанную, либо отходы лесного хозяйства или садоводства, либо специально выращенные (см. Главу 7). Начальная стадия сушки обычно включается в процесс газификации, если только не используется торрефицированная древесина или биоуголь.

Согласно расчетам, газификация древесины дает около 2,5 м3 генераторного газа на каждый 1 кг потребляемой древесины — этот газ будет иметь почти 70% теплотворной способности исходной древесины.Другие типы биомассы можно газифицировать, и производительность аналогична, но опыт все еще ограничен, а результаты неоднозначны. Часто есть полезный побочный продукт в виде полукокса, который можно перерабатывать в брикеты, которые могут заменить дрова для приготовления пищи или использоваться в качестве почвоулучшителя.

Ряд производителей по всему миру в настоящее время предлагают ряд установок для газификации. Самым популярным и наиболее давно внедренным вариантом является газификатор с восходящим потоком, также известный как противоточный газификатор с неподвижным слоем и, что сбивает с толку, противоточный газификатор с движущимся слоем.Биомасса поступает в реактор сверху, пар, кислород и / или воздух вдувается снизу под решеткой. Биомасса падает против восходящего потока газов, пока не достигнет решетки внизу. Во время этого перехода биомасса постепенно сушится, пиролизируется, химически восстанавливается и, наконец, сжигается.

Для того, чтобы процесс работал, биомасса должна иметь значительную механическую прочность и не слеживаться, чтобы она могла образовывать проницаемый слой раскаленного докрасна угля, через который поступающие газы могут свободно проходить.Пропускная способность низкая, термический КПД высокий, но также и содержание смол в газе, поскольку температура газа на выходе относительно низкая и конденсация летучих веществ неизбежна. Производство шлака низкое. Большинство газификаторов с восходящим потоком работают при атмосферном давлении. В одном из интересных вариантов над газификатором устанавливается камера сгорания газа, которая сжигает горячий генераторный газ на выходе. Затем дымовой газ направляется непосредственно к нагревательной головке двигателя Стирлинга, лучше всего описываемого как поршневой двигатель внешнего сгорания (см. Главу 14).Это, в свою очередь, приводит в действие электрический генератор.

Более эффективной альтернативой, особенно для небольших размеров, является газогенератор с нисходящим или прямоточным потоком с неподвижным (подвижным) слоем. Как следует из названия, воздух течет в том же направлении, что и биомасса, которая все еще поступает сверху. Производственный газ отводится снизу. Газификаторы с нисходящим потоком имеют тенденцию быть значительно выше, чем альтернативные варианты с восходящим потоком, и не могут справиться с очень изменчивой биомассой или небольшими размерами частиц.При этом газ будет выходить с гораздо более высокой температурой, что приведет к снижению содержания смол, а термический КПД будет на уровне конструкции с восходящим потоком.

Газификаторы с псевдоожиженным слоем обычно более устойчивы к изменениям подачи биомассы за счет большей сложности. Биомасса взвешивается в воздухе под высоким давлением, продуваемом через песчаный слой. Перемешивание происходит интенсивно, все стадии добычи газа происходят одновременно. Содержание смол в газе является промежуточным между газификаторами с восходящим и нисходящим потоком, и процесс несколько сложнее контролировать.

Газификаторы биомассы (Воспроизведено с разрешения Biomass Technology Group)

Газификаторы, использующие воздух в качестве окислителя или агента газификации и работающие при атмосферном давлении, дают газ со значительным содержанием азота, что снижает его теплотворную способность. Как правило, теплотворная способность газообразных продуктов такого типа находится в диапазоне 2,5-8,0 МДж / Нм3. Значительно более высокая теплотворная способность — до 20 МДж / Нм3 — может быть получена при использовании кислорода вместо воздуха и / или эксплуатации газогенератора при высоком давлении, до 16 бар.Это, очевидно, увеличивает сложность процесса на несколько порядков. Оборудование для газификации все еще сравнительно дорогое, и малые газификаторы вряд ли будут экономичными, если поставка биомассы не будет фактически бесплатной.

Неочищенный генераторный газ можно сжигать в печах и котлах без дополнительной обработки, и это, пожалуй, лучший способ, при котором используемая комбинация биомассы / газификатора дает газ с высоким содержанием смол. Вырабатываемое тепло можно использовать для самых разных целей.

ЭНЕРГИЯ С ЗАВОДА ОТХОДОВ

1 Топливный бункер

2 Топливный кран

3 Винтовой конвейер

4 Первичная камера (газификация)

5 Вторичная камера (высокотемпературное окисление)

6 Парогенератор-утилизатор (HRSG)

7 Силос для извести и угля

8 Внутренний рукавный фильтр

9 Глушитель остатков фильтра

10 Вентилятор дымовых газов

11 Дымоход

12 Золоудаление

13 Паровая турбина

14 Конденсатор с воздушным охлаждением

www.energ.co.uk) «/>

Производство энергии из биогаза в настоящее время является общепринятой технологией (Воспроизведено с разрешения Ener-G, www.energ.co.uk)

Продолжение

Обычно неочищенный газ охлаждается перед хранением / использованием, чтобы увеличить его удельную энергию. Считается, что производство электроэнергии с использованием генераторного газа примерно на 20% эффективнее, чем производство на основе прямого сжигания биомассы. Концепция использования генераторного газа в качестве топлива для когенерационной (комбинированной выработки тепла и электроэнергии) привлекает большое внимание, поскольку это обещает общий тепловой КПД более 80% по сравнению с 60% прямого сжигания.В меньшем масштабе это обычно включает преобразование химической энергии генераторного газа в электрическую энергию с использованием ее в качестве топлива в некоторой форме двигателя внутреннего сгорания, который затем приводит в действие генератор электроэнергии (см. Главу 14). Проблема в том, что большинству двигателей внутреннего сгорания для эффективного функционирования требуется очень чистый газ, поэтому, прежде чем газ станет приемлемым, необходимо удалить, в частности, смолы.

Это оказалось ахиллесовой пятой многих новаторских установок газификации, используемых для когенерации.Содержание влаги в газе довольно легко контролировать; если на стадии предварительной сушки начальное содержание влаги в биомассе становится ниже 20%, влажность газа, выходящего из системы, обычно является приемлемой. Обычно пыль удаляется с помощью комбинации фильтров. Смолы или конденсаты представляют собой гораздо более серьезную проблему, и работа по разработке надежной, рентабельной и энергоэффективной системы удаления смол продолжается.

В США был достигнут значительный прогресс в использовании плазменных резаков для повышения температуры в классическом газификаторе с нисходящим (движущимся) слоем до 1250 ° C; это «расщепляет» смолы и другие летучие вещества, восстанавливая их до водорода и окиси углерода.Любой неорганический материал в биомассе остекловывается; весь углерод превращается в газ, не оставляя обугливания. В других системах для достижения того же эффекта используется комбинация высоких температур и впрыска кислорода. Хотя кислород сводит к минимуму содержание азота в газе — и, следовательно, увеличивает его теплотворную способность, — технология более сложная и дорогая, и все еще не полностью разработана.

В процессе Batelle / FERCO используется альтернативный подход. Кислород не используется. Вместо этого есть два физически отдельных реактора.Высушенная биомасса проходит сначала в газификатор с восходящим потоком, затем остаточный полукокс проходит во вторую камеру сгорания, где она сжигается, чтобы обеспечить тепло для процесса газификации. Теплообмен между двумя реакторами осуществляется за счет циркуляции песка, и говорят, что производительность намного выше, чем в других системах.

Процесс Batelle отличается высокой производительностью.

Обычные поршневые двигатели внутреннего сгорания с искровым зажиганием, т. Е. Двигатель массового производства, дешевый, надежный и прочный, может быть легко преобразован для работы на чистом генераторном газе.Выходная мощность значительно снижается — до 50% — из-за более низкой теплотворной способности генераторного газа по сравнению с нефтепродуктами. Промышленный газ также может быть попутным топливом в еще более прочном и надежном поршневом двигателе внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, более известном как дизельный двигатель. Чтобы обеспечить эффективное зажигание, только 80% или меньше дизельного топлива можно заменить на генераторный газ, но это, а также более подходящая более низкая скорость дизельных двигателей, означает, что общая мощность падает только примерно на 15-30%.Однако выбросы окиси углерода могут быть проблемой.

Несмотря на более низкий КПД, поршневые двигатели популярны из-за их низких капитальных затрат, простоты обслуживания и наличия запасных частей. На более крупных установках газовые турбины являются нормой. Потенциальная эффективность значительно выше, но также увеличиваются капитальные затраты и затраты на техническое обслуживание. Микротурбины, работающие со скоростью до 100,0000 об / мин и производительностью от 25 до

www.energ.co.uk) «/>

Поршневые двигатели внутреннего сгорания с искровым зажиганием, работающие на биогазе, широко доступны (Воспроизведено с разрешения Ener-G, www.energ.co.uk)

500 кВт — перспективная разработка. А для комбинированного производства тепла и электроэнергии — когенерации — и аналогичных установок оптимальным выбором может быть современная версия почтенного двигателя Стирлинга (см. Главу 14).

При анаэробном сбраживании биомассы образуется гораздо более чистый газ. Обычно известный как биогаз, это смесь в основном метана и углекислого газа с содержанием азота менее 10%. Нет смол или других летучих веществ; однако некоторые виды биомассы будут давать биогаз со значительным содержанием силоксана.Силоксаны представляют собой кремнийорганические соединения (и при сгорании выделяют кремний), которые могут образовывать абразивные отложения в двигателях внутреннего сгорания, работающих на биогазе, загрязненном силоксаном. Это может повлиять даже на двигатели Стирлинга, поскольку отложения накапливаются внутри и вокруг теплообменника и их очень трудно удалить.

Углеводы

Жиры

Белки

Сахар

Жирные кислоты

Аминокислоты

Угольные кислоты и спирты

Водород Двуокись углерода Аммиак

Угольные кислоты и спирты

Водород Двуокись углерода Аммиак

Водород Уксусная кислота Двуокись углерода

Ацетогенез

Водород Уксусная кислота Двуокись углерода

Метан Двуокись углерода

Гидролизный ацидогенез

Схема анаэробного сбраживания

Ацетогенез

Метаногенез

Силоксаны обычно находятся только в сточных водах.Анаэробное сбраживание использовалось в течение многих лет для обработки осадка сточных вод и отходов животноводства, особенно в виде навозной жижи. Во многих случаях он дает не только биогаз, но и ценные побочные продукты, такие как улучшители почвы и удобрения, хотя уровни тяжелых металлов и пестицидов необходимо тщательно контролировать. Это в основном простой процесс, который может работать как в самых маленьких, так и в самых больших масштабах и не требует внешнего источника питания. Биомасса с содержанием влаги более 75% может быть эффективно переработана.В последние годы были опробованы или, по крайней мере, проведены эксперименты с другими типами отходов, в основном с материалами, такими как отходы пищевой промышленности и производства пива и спиртных напитков, которые имеют слишком высокое содержание влаги, чтобы сделать их экономичными для других форм использования. Энергетические культуры, такие как райграс, также используются сами по себе или как стимул для отходов с низким содержанием углерода. На практике существует два различных типа: отходы и энергетические культуры с незначительным содержанием таких нежелательных веществ, как тяжелые металлы, и несортированные отходы, в которых уровни загрязнителей таковы, что остатки, оставшиеся после сбраживания, не имеют практического значения и требуют дальнейшей обработки. .

Потенциально полезным побочным продуктом является анаэробный дигестат (воспроизведено с разрешения Алекса Маршалла, Clarke Energy Ltd)

Для анаэробного пищеварения необходимо множество различных видов бактерий. Они постепенно расщепляют сложные органические молекулы биомассы сначала на простые сахара, амино и жирные кислоты, а затем на более простые молекулы аммиака, диоксида углерода и сероводорода. Дальнейшее переваривание дает водород и уксусную кислоту.Наконец, происходит метаногенез, образуются метан, вода и углекислый газ. Все эти реакции происходят в закрытом контейнере в отсутствие воздуха. В наиболее распространенном типе варочного котла требуется лишь ограниченное дополнительное нагревание, а пищеварение осуществляют мезофильные бактерии. Оптимальная рабочая температура составляет около 40 ° C, но разложение будет происходить в диапазоне 20-45 ° C. Варочные котлы простого периодического действия герметизируются на срок до 30 дней. Пик производства биогаза приходится на середину этого периода, постепенно снижаясь по мере исчерпания реактивных материалов.До 60% биомассы будет преобразовано в биогаз.

В большинстве современных анаэробных варочных котлов используется непрерывный процесс с регулярным перемешиванием биомассы, что приводит к более стабильному производству биогаза. Даже в этом случае биомасса фактически проведет в варочном котле до 18 дней. Мезофильное пищеварение не убьет всех патогенов, которые могут присутствовать в биомассе; поэтому часто существует предварительная стадия пастеризации, на которой биомасса нагревается как минимум до 70 ° C в течение часа или около того.Горелки биогаза обычно поставляют тепло для пастеризации и разложения. Помимо биогаза, в процессе также образуется суспензия, известная как дигестат, которую можно разделить на волокнистый, похожий на компост материал со значительной теплотворной способностью и богатую питательными веществами жидкость, которые сами по себе являются потенциально ценными продуктами. — при условии, что используемая биомасса была относительно чистой. В противном случае твердые остатки придется отправлять на свалку, а жидкость потребует дополнительной обработки.

Термофильные бактерии, работающие при температуре 50 ° C или выше, могут переваривать биомассу намного быстрее, но этот процесс менее стабилен и требует больше дополнительной энергии.В более жарком климате мезофильные варочные котлы с очень маленькими партиями, питаемые отходами животного и человеческого происхождения, оказались очень успешными без какого-либо дополнительного тепла. Считается, что только в Индии существует более 2 миллионов таких варочных котлов, прикрепленных к отдельным домохозяйствам и поставляющих газ с низкой теплотворной способностью для освещения и приготовления пищи.

Биогаз также можно использовать непосредственно для отопления и охлаждения помещений или в качестве топлива для когенерационной установки (см. Главу 14). Производимый современными варочными котлами, его теплотворная способность составляет около 20 МДж / м3.Анаэробное сбраживание не будет привлекательным вариантом для многих проектов, несмотря на качество получаемого газа. Экономика очень маленьких заводов вряд ли будет привлекательной. В частности, в городах все технологии биомассы могут вызывать возражения на местном уровне из-за необходимости частых поставок и, в случае анаэробного сбраживания, неизбежного беспокойства по поводу нежелательных запахов.

Однако для правильных проектов (таких как промышленные парки), где дешевая чистая биомасса доступна на местном уровне и есть место для хранения и обработки, преобразование биомассы в горючий газ является одним из самых экологичных вариантов, доступных в настоящее время.Этот вариант будет становиться все более практичным по мере совершенствования технологий.

Эта установка для анаэробного сбраживания в Шропшире, Англия, производит более 1600 МВтч ежегодно из 50001 пищевых отходов и скошенной травы (Воспроизведено с разрешения Greenfinch Ltd)

Эта страница намеренно оставлена ​​пустой

Продолжить чтение здесь: Энергия воздуха, земли и воды

Была ли эта статья полезной?

tBJ: Уроки у костра — анализ процесса горения для понимания производства биоугля

На тихоокеанском северо-западе США, где общественная поддержка решений по изменению климата сильна, исследователи и предприниматели активно создают индустрию биоугля.Сильная промышленность по производству биоугля очень желательна, поскольку текущие исследования и полевое использование начали демонстрировать полезность биоугля для увеличения водоудерживающей способности почвы, сохранения удобрений, фильтрующих материалов для ливневых стоков и водостока, очистки загрязненных участков, добавления кормов для животных и связывания углерода (Fuchs , et al., 2012). Исследователи и государственные учреждения также изучают экологические и экономические последствия для различных вариантов энергии как части процесса производства биоугля.Штат Вашингтон поддержал ряд оценок и других программ по оценке потенциала биоугля для содействия экономическому развитию, управлению отходами, смягчению последствий изменения климата и здоровью сельскохозяйственных почв. Эти оценки доступны в виде документов с открытым исходным кодом (см. Врезку).

Департамент экологии Вашингтона профинансировал информационно-просветительскую программу, чтобы вовлечь общественность в дискуссии о полезном использовании биоугля. Хотя общественность знакома с идеей сжигания биомассы для получения энергии (домашнее отопление на дровах), существует пробел в знаниях о биоугля и термохимических процессах биомассы, которые производят биоголь и энергетические продукты.Один знакомый пример, полезный для объяснения этих процессов широкой аудитории, — это костер.

Термохимическая конверсия вокруг костра

Биомасса состоит из крупных углеродных молекул лигнина, целлюлозы и гемицеллюлозы, так называемых лигно-целлюлозных соединений. Сжигание (т.е. окисление) биомассы, такой как древесина, в костре включает пять легко различимых этапов:

1. Испарение воды и других небольших молекул с образованием белого дыма (из-за выделения водяного пара в виде пара) при температуре ниже 200 ° C.
2. Разложение биомассы, приводящее к выделению кислого, вонючего, раздражающего дыма (с указанием таких соединений, как уксусная кислота в парах) при температуре от 200 до 300 ° C.
3. Разложение биомассы, приводящее к выделению коричневого или черного дыма и образованию пламени при температуре от 300 до 650 ° C. Если присутствует достаточно воздуха (кислорода), черный дым (газообразные масла и смолы, выделяющиеся из нагретой биомассы) будет гореть в пламени, и будет видно очень мало дыма.
4. Пламя гаснет, а оставшийся уголь светится оранжевым и желтым по мере окисления. Пламя горения (> 650 ° C) может поддерживаться только летучими соединениями (в черном дыме). Когда эти летучие соединения уходят, кислород, который достигает поверхности биоугля, окисляет структуру угля и выделяет тепло. Это окисление происходит, когда поверхность биоугля достигает 400 ° C и может повысить температуру поверхности угля до более чем 1000 ° C. Эта стадия горения полезна для приготовления на гриле.
5. Белый или серый порошок, называемый золой, образуется при окислении всего углеродистого материала.

Термохимические исследования используют явление костра для превращения лигно-целлюлозных соединений в топливо, тепло и химические вещества. Основные доступные технологии термохимической конверсии: сушка, торрефикация, пиролиз, газификация и сжигание. Ниже мы объясняем каждый из этих терминов применительно к процессам разведения костра.

Сушка:

Первый шаг в нашем опыте костра обычно называется «сушка».Сырье (даже сухое) содержит воду. Сушеная древесина содержит от 12% до 20% воды. Влажность сухой соломы составляет от 10% до 15%. Влажность зеленой биомассы превышает 40%. Прежде чем из биомассы можно будет производить энергию или биоуголь, необходимо использовать тепловую энергию для удаления влаги.

Торрефикация:

Второй этап нагрева называется «торрефикация», который происходит при температуре 200–300 ° C, обычно в отсутствие кислорода. В этих условиях начинается разрушение органических структур, и биомасса становится рыхлой или легко разрушаемой, что снижает энергию, необходимую для измельчения.Эта технология нашла применение в качестве предварительной обработки биомассы для угольных горелок (либо отдельно, либо как часть стратегии совместного сжигания). Торрефикация с последующим прессованием торрефицированной биомассы в гранулы — это стратегия, которая в настоящее время изучается для снижения транспортных расходов и повышения долговечности обращения с топливом.

Пиролиз:

Пиролиз использует преимущества явлений, описанных на этапах 1, 2 и 3 нашего походного костра, и обычно происходит при температуре от 350 до 600 ° C в отсутствие кислорода.Biochar, произведенный при температуре ниже 450 ° C, вероятно, все еще будет содержать большую фракцию материалов (лигнин и смолы от разложения биомассы), которые могут быть подвергнуты дальнейшей пиролизации. Иногда эти летучие вещества выделяются в виде паров только для повторной конденсации на biochar. Типичный «запах костра», обнаруживаемый в некоторых биочарах, в основном связан с конденсацией паров пиролиза на угле во время его охлаждения. Есть несколько автотермических (самонагревающихся) печей, которые производят биоуголь при более высоких температурах, иногда до 750 ° C.Биочар, произведенный при этих более высоких температурах, как правило, имеет более высокую площадь поверхности и более низкое содержание летучих веществ и кислорода. Поверхности этих биочаров содержат меньше кислородсодержащих функциональных групп. Такие группы являются химическими рецепторами, где соединения могут адсорбироваться (прилипать) к biochar. Скорость, с которой происходит процесс пиролиза, также важна. Скорость нагрева можно регулировать для максимального увеличения производства биоугля и летучих газов для прямого сжигания (медленный пиролиз) или для максимального увеличения количества жидких энергетических продуктов (быстрый пиролиз).

Рис. 1: Пример современного пиролизного оборудования: реактор Pyreg — одна из самых успешных коммерческих установок в Европе (любезно предоставлено Pyreg GmbH, http://www.pyreg.de/machinery-en.html).

Медленный пиролиз:

При медленном пиролизе биомассу медленно нагревают и выдерживают при максимальной температуре обработки от нескольких минут до дней, в зависимости от сырья, температуры и размера частиц. Поскольку биомасса медленно обугливается, выделяются пары, которые могут конденсироваться и разделяться на водорастворимую фракцию кислот и сахаров и растворимую в органических растворителях фракцию, состоящую из соединений фенола.На рисунке 2 показан пример (очень загрязняющей) технологии медленного пиролиза без рекуперации тепла или пара. Медленный пиролиз широко использовался в старой перегонной промышленности древесины (см. Рис. 3) для производства метанола (древесного спирта), уксусной кислоты и ацетона, и в настоящее время он используется во многих развивающихся странах в качестве основной технологии для производства древесного угля. Уголь медленного пиролиза может содержать от 25% до 35% исходного веса исходного сырья и до 50% исходного углерода.

Рис. 2: Воздействие на окружающую среду установок карбонизации медленного пиролиза без извлечения летучих продуктов (любезно предоставлено Департаментом экологии штата Вашингтон).

Костры были первым шагом в развитии реакторов медленного пиролиза. Значительная часть угля, коммерциализируемого сегодня в Африке, производится в земляных печах или земляных ямах (медленный пиролиз) с использованием лесной биомассы или энергетических культур, таких как эвкалипт. Земляная печь — это не что иное, как костер, покрытый землей, который действует как барьер для защиты полукокса от воздействия кислорода, который превращает его в пепел. В течение нескольких столетий развитие реакторов пиролиза ограничивалось изменением формы печей и строительных материалов (кирпич, бетон, сталь), используемых в качестве барьеров для воздействия кислорода.Эти небольшие изменения привели к появлению множества печей, используемых сегодня во всем мире, в основном для производства древесного угля. Эти системы часто сильно загрязняют окружающую среду, поскольку пары пиролиза обычно выбрасываются в атмосферу, создавая риски для здоровья человека и окружающей среды (рис. 2).

Рис. 3. Горизонтальная стальная реторта с конденсатором для перегонки древесины (Klar, 1925).

Более чистый тип печи, возникший из костра, — это так называемая печь на открытом огне. Эти простые системы, предназначенные для ограничения доступа воздуха (кислорода) к biochar, могут быть очень чистыми, поскольку дым обычно сжигается в пламени.Некоторыми примерами открытых огневых печей (и связанных с ними технологий) являются японская коническая печь на Рисунке 5, печь Кон Тики (см. Кон Тики — Демокритизация производства биоугля) и метод открытого сжигания с верхним освещением, используемый при управлении лесным мусором ( Уилсон, 2014).


Рис. 4. Конусная печь, разработанная японской компанией Moki (любезно предоставлено http://www.backyardbiochar.net).

Ямы на открытом воздухе могут также производить биоуголь, если за ними тщательно следить и тушить до того, как древесина сгорит дотла.Фактически, когда наш костер разводится в одном из металлических колец, обычных во многих палаточных лагерях и местах для пикников, его можно использовать для приготовления биоугля. Кольцо исключает кислород, поскольку огонь нагревает и пиролизирует дерево внутри кольца. Если вы потушите огонь водой, пока в кольце огня еще горят угли, вы получите biochar.


Рис. 5. Типичное костровое кольцо в американских национальных и государственных парках (любезно предоставлено Стивеном П. Нг https://www.flickr.com/photos/62003279@N00/).

Быстрый пиролиз:

Целью быстрого пиролиза является производство жидкого топлива, а биоуголь является лишь побочным продуктом. Реакции быстрого пиролиза протекают в том же диапазоне температур (350-600 ° C), что и медленный пиролиз, но с использованием тонко измельченного сырья, которое быстро нагревается, поэтому пары выделяются очень быстро. Пары быстро удаляются из реактора (время пребывания пара часто составляет менее 2 секунд) с использованием инертного газа-носителя, чтобы избежать вторичных реакций, охлаждаются и конденсируются в жидкости.В результате этого процесса до 75% исходной биомассы превращается в бионефть. Большая часть биоугля, производимого в этом процессе, обычно сжигается для получения тепловой энергии, необходимой для протекания быстрых реакций пиролиза.

Газификация:

Частичное окисление продуктов на этапах 2 и 3 нашего костра при температурах выше 700-1400 ° C является отличительной характеристикой процессов газификации биомассы. Газификация происходит в условиях ограниченного количества кислорода, так что биомасса превращается в «синтез-газ» (синтез-газ), состоящий из водорода, окиси углерода и метана.Синтез-газ можно сжигать в котле для получения тепла или в двигателе внутреннего сгорания для создания мощности на валу с использованием тех же технологий, что и для природного газа. Кислород, необходимый для газификации, составляет от 15 до 30% кислорода, необходимого для полного сгорания до золы. Уголь газификации обычно содержит 10–12% исходного веса биомассы и только 25–30% исходного углерода. Последняя установка газификации показана на Рисунке 7.

Рисунок 6: Демонстрационная установка газификации биомассы (Гюссинг, Австрия).

Сгорание:

Полное сгорание включает процессы пиролиза и газификации и приводит к высокотемпературному (> 1400 ° C) окислению биомассы. Возникающее пламя окисляет летучие газы до двуокиси углерода и водяного пара, а биомасса превращается в золу. Зола — это неуглеродные соединения, содержащиеся в биомассе, такие как фосфор и оксиды калия, кальция, магния, натрия, железа и марганца. Зола также может содержать от низкого до умеренного количества углерода в зависимости от степени процесса сгорания.В то время как окисление летучих веществ — очень быстрый процесс, который происходит в газовой фазе, окисление полукокса — относительно медленный процесс, который происходит, когда кислород атакует поверхность биоугля. Как и в случае костра, количество образовавшегося полукокса можно контролировать путем гашения тлеющего полукокса (обливанием водой), разведения тлеющих углей для уменьшения тепла или исключения кислорода из полукокса (накрыв тлеющий полукокс землей или герметизируя его. в герметичной таре).

Свойства Biochar

Характеристики

Biochar могут широко варьироваться в зависимости от того, из чего был сделан biochar и как он был изготовлен.Наиболее ценные характеристики biochar определяются тем, как biochar будет использоваться. Обычно характеристики и производительность biochar будут зависеть от содержания, состава и физических характеристик углеродистой фракции (biochar) и золы. Характеристики biochar включают его элементный состав (углерод, водород, азот, сера и кислород) и характеристики поверхности (площадь поверхности, размер пор, химический состав поверхности). Один из способов охарактеризовать biochar, который исходит из оценок твердого топлива, — это приблизительный анализ, который измеряет относительные доли влаги, связанного углерода, летучих веществ и золы в biochar.Влияние характеристик биоугля на плодородие почвы будет зависеть от характера почвы, на которой он будет применяться. Свойства, которые используются во многих почвенных условиях: высокое (> 70%) стабильное содержание углерода, низкое содержание золы, большая площадь поверхности (около 300 м2 / г), низкое содержание летучих (от повторной конденсации дыма), умеренный pH ( 7 — 9,5) и способность нейтрализовать кислую почву. Биочар с более высоким содержанием золы или летучих веществ также может быть ценным дополнением к почве (или компосту) в зависимости от состояния почвы и потребностей растений.

Рис. 7. Исследовательский реактор пиролиза, расположенный в Университете штата Вашингтон, разработанный доктором Джерри Уитфилдом (любезно предоставлен Томом Майлзом).

Температура обработки является ключевым фактором, определяющим свойства биоугля. Когда температура термической конверсии увеличивается, количество летучих веществ, остающихся в biochar, уменьшается, в то время как содержание стабильного связанного углерода и золы увеличивается. Соответственно, с увеличением температуры превращения увеличивается и долговременная стабильность полученного биочара.Площадь поверхности биочаров, полученных при более низких температурах (<500 ° C), обычно составляет менее 150 м2 / г, в зависимости от исходного сырья. Существует верхняя температурная граница, обычно между 700 и 800 ° C, при которой площадь поверхности биохаров начинает уменьшаться (Downie, et al., 2009).

Количество естественных кислородсодержащих соединений на поверхности биоугля постепенно уменьшается с увеличением температуры пиролиза. Эти соединения создают небольшие отрицательные заряды, давая biochar способность адсорбировать катионы (положительно заряженные ионы), характерные для многих удобрений.У древесных биочаров, произведенных при температуре выше 600 ° C, было удалено большинство кислородсодержащих соединений, что придает им нейтральную или положительно заряженную поверхность. Это приводит к снижению катионообменной способности (т.е. способности удерживать и медленно высвобождать катионы удобрений, такие как кальций, магний, калий и аммоний).

Независимо от температуры, гольцы из травяного сырья (трава, солома и т. Д.) Обычно имеют более высокое содержание золы, чем гольцы из древесного сырья. Это неудивительно, поскольку древесная биомасса является результатом многолетней биомассы, связывающей атмосферный углерод в длинноцепочечные углеродные соединения (целлюлозу) и лигнин (природный клей), которые определяют прочность древесины.Напротив, травяное сырье является результатом ежегодного прироста с высоким содержанием минералов (кальция, поташа, фосфора и т. Д.), Которые приводят к образованию золы. Содержание золы повышает pH и создает потенциал нейтрализации кислоты. Зола также принесет с собой кальций, магний, фосфор, калий и железо, все компоненты удобрений. Зола может быть очень едкой (опасные отходы в Вашингтоне обозначаются при pH> 11,5), а слишком много золы может быть вредным для роста растений.
Все эти характеристики biochar могут быть проанализированы в передовых лабораториях.Однако некоторые характеристики biochar также можно легко определить, осмотрев продукт с помощью органов чувств.

Практическая оценка Biochar

Уголь и ясень знакомы всем, кто разводил костер. Обычно предполагается, что уголь — это чистый углерод и всегда черный, а пепел — светлый и пушистый; Это не всегда так. Пепел может казаться черным, но все же в основном это пепел. Уголь может быть в основном чистым углеродом или может включать большую часть летучих / смол, содержащих кислород и водород.Простой способ определить наличие летучих веществ в гольцах, которые могут быть вредными для почвы, — это понюхать их. Пахнет ли костровой ямой (креозотом) или имеет слабый запах?

Еще один способ оценить качество символов — потрогать его. Уголь жирный? Остается ли на пальцах мазок, для смывания которого требуется больше, чем вода? Масляные мазки указывают на органические соединения, которые повторно конденсировались на обугливании. Они могут включать соединения полиароматических углеводородов (ПАУ), которые могут представлять опасность для здоровья.Масляный уголь предполагает осторожность. Эти гольфы могут быть приемлемы для использования в других процессах, таких как компост, где микробиология будет метаболизировать нестабильные углеродные компоненты. Прямое внесение маслянистого угля в почву может поддерживать рост бактерий, что снижает доступность азота и, таким образом, препятствует росту растений.
Интересный метод сравнения зольности между биохарами — это наблюдение за уровнем вскипания, когда небольшое количество полукокса контактирует с несколькими каплями уксуса (5% уксусная кислота) или соляной (соляной) кислоты.Соляная кислота более сильная, чем уксусная, и дает больший шипучий ответ для данного угля. Угольки с высоким содержанием золы создадут отличную шипучесть даже с готовым уксусом. Нанесите несколько капель уксуса на уголь и посмотрите, не закипит ли он.

Biochar может различаться по плотности (плотность — это вес на объем) в зависимости от процесса, содержания оставшихся необуглившихся летучих веществ (непрореагировавшей биомассы), содержания золы и метода гашения пиролиза. Горение может быть остановлено путем гашения водой или другими средствами, отсекающими кислород.Сухой уголь в некоторых случаях может быть таким «легким», как 72 кг / м3 (4,5 фунта / фут3). Плотность полукокса более 180-190 кг / м3 (10-12 фунтов / фут3) указывает на более высокое содержание влаги, более высокое содержание летучих веществ или золы или их комбинацию. Из-за возможного изменения плотности biochar следует измерять по объему для целей применения. Чтобы приблизиться к сухой массе, гольфы можно высушить на воздухе, как образцы почвы, взвесить, затем высушить в духовке при 105 ° C в течение 24 часов и снова взвесить.

Тест на встряхивание может быть еще одной полезной визуальной оценкой характеристик biochar.Для проведения теста добавьте объем biochar в равный объем воды в закрытой стеклянной банке и встряхните. Тяжелый свободный пепел серого цвета будет падать на дно, где он имеет тенденцию уплотняться, как минеральный песок. Зола в этом слое имеет тенденцию сопротивляться перемещению при сотрясении, что помогает отличить ее от менее плотного и более черного осадка полукокса. В то время как полукокс абсорбирует воду, некоторое пространство пор остается заполненным воздухом и плавучестью, что позволяет мелкому полукоксу выплескиваться или перемещаться относительно золы при сотрясении стеклянного контейнера.Измерьте глубину золы относительно общей толщины биоугля в банке. Это доля золы. Доля золы при испытании на встряхивание будет ниже, чем определенная в лаборатории по двум причинам. Во-первых, лабораторные определения производятся на основе веса, но наблюдения при испытании на встряхивание обязательно проводятся на основе объема. Во-вторых, лаборатория определяет общую золу, которая включает любые составляющие золы, содержащиеся в основной матрице биоугля, тогда как испытание на встряхивание показывает только меньшую долю свободной золы.

Тест на встряхивание можно расширить для оценки водопоглощения biochar. Из-за того, что в порах находится воздух, наиболее крупный обугленный компонент сначала будет плавать. Пропорция непоглощенной воды, остающаяся ниже поплавка и над осадком, позволяет измерить абсорбционную способность biochar. Чтобы обеспечить повторяемость результатов, подождите, пока большая часть биоугля не опустится ниже уровня воды, а плавающий слой не станет тонким. Слейте свободную воду для более точного измерения.
Эти простые инструменты можно использовать для управления интуитивно понятным подходом к свойствам char и, следовательно, к качеству.Тем не менее, авторы считают, что биочар, имеющийся в продаже в больших количествах, должен быть тщательно исследован квалифицированной лабораторией.

Собираем все вместе для народного образования

Распространение информации об образовании, связанной с биоуглями, является важным шагом не только в реализации бесчисленных экологических и социальных преимуществ биоугля, но и в создании рынков, поддерживающих мелкую местную промышленность. Сложности в процессах производства биоугля и характеристики биоугля могут сделать вид, что биоугля — это прерогатива только ученых.Однако, несмотря на эти сложности, biochar полностью доступен; при надлежащих инструкциях любой, у кого есть биомасса и спичка, может создать biochar. Располагая большими знаниями и материалами, люди могут создать кустарную промышленность вокруг рынков биоугля, которая разрабатывает соответствующие технологии, совершенствует существующие технологии, обрабатывает отходы биомассы и продает биоугля.

Текущий метод работы с общественностью в обучении общественности в штате Вашингтон фокусируется на организации местных сообществ на низовом уровне. Новаторский подход с использованием грантов государственного участия общественности заключался в том, чтобы распространить образование по биоугля в сельские общины в округах со значительным избытком биомассы.Эта программа, Biochar Community Conversations (BCC), основана на передаче экспертных знаний и демонстрации непосредственно сообществам. Благодаря прямому разговору свойства и производство биоугля демистифицируются; все преимущества biochar, включая сокращение отходов биомассы, исследуются в контексте конкретного местного сообщества.

Информационно-пропагандистская деятельность начинается с руководителей округов и племен в правительстве, муниципальных округах, агентствах и организациях по природным ресурсам / восстановлению, сельскохозяйственных сельскохозяйственных и природоохранных территориях, экономическом развитии, образовании, природоохранных организациях и отраслях, связанных с биомассой.Эти люди обладают уникальными знаниями местных условий и списком проблем, которые им необходимо решить. Процесс BCC начинается с ознакомления этих лидеров с biochar, а затем слушания, чтобы понять и решить проблемы, характерные для округа, где biochar может быть частью решения. Проблемы, выявленные в ходе информационно-разъяснительной работы, становятся в центре внимания BCC этого округа.

Рис. 8. Фил Смолл демонстрирует заинтересованным гражданам в Седонии, штат Вашингтон, метод приготовления биоугля открытым огнем (любезно предоставлено Gloria Flora).

От трех до четырех ключевых сообществ выбираются в каждом округе на основе географического распределения, проблем сообщества и местных ресурсов. Ни один город не может считаться слишком маленьким. Некоторые из самых высоких показателей участия на душу населения имели место в городах с населением 100-200 человек. Кроме того, программы государственного образования обычно требуют, чтобы эти жители перебрались на некоторое расстояние в большой город, и, как правило, не приспособлены к конкретным потребностям их сообществ. Каждую общину посещают дважды с интервалом от двух до четырех недель.Первая вечерняя презентация посвящена представлению biochar, его преимуществам и потенциальному сырью. Вторая вечерняя презентация более подробно посвящена характеристике биоугля и производственных методов / технологий. В качестве первого шага технологии фокусируются на доступных возможностях самостоятельной работы. Фактически сделав biochar, люди будут легче понимать и использовать его. Планирование двух презентаций позволяет обмениваться дополнительной информацией, а время между презентациями позволяет задавать более глубокие и насыщенные вопросы, потому что у людей было время подумать о локальных приложениях.У второй презентации всегда больше участников, чем у первой, так как слухи распространяются и люди приводят с собой других. Хотя время для формальной презентации и обсуждения составляет всего 1,5 часа, BCC часто длится намного дольше, поскольку люди вместе обсуждают варианты и возможности сообщества.

Повышение осведомленности о biochar и его преимуществах через BCCs привело к многочисленным презентациям в дополнительных местах. Но с самими BCC нельзя недооценивать преимущества объединения людей для решения проблем, вооружения их уникальными потенциальными решениями и предоставления экспертных знаний для ответа на сложные вопросы.Первоначальные отзывы были очень положительными. Хотя посещаемость была ниже, чем хотелось бы, уровень интереса и продолжающееся участие превзошли ожидания. По мере продолжения программы мониторинг становится ключевым моментом; результаты будут представлены по завершении программы и будут включать советы по содержанию презентации, методам доставки, практическому содержанию, эффективной рекламе, вспомогательным демонстрациям и будущим тематическим мероприятиям и программам BCC.

Отчеты biochar и программы по работе с общественностью, разработанные в штате Вашингтон, являются примерами полезных инструментов для создания глобальной индустрии biochar, способной противодействовать ужасным последствиям изменения климата.Авторы приветствуют ваши комментарии и отзывы о нашей работе.

Список литературы можно скачать здесь

Газогенераторные котлы своими руками: чертежи

Газогенераторные котлы своими руками можно сделать. Такое оборудование сегодня получило широкое распространение, ведь для его работы можно использовать различные породы древесины, такие как прессованные брикеты, отходы и бревна. Принцип работы установок несколько отличается от обычных твердотопливных моделей. На первый взгляд конструкция кажется более сложной, но она имеет массу преимуществ, а также позволяет сэкономить деньги, которые тратятся на отопление.

Устройство газового котла

Для того, чтобы сделать газовые котлы своими руками, необходимо предварительно ознакомиться с устройством и принципом их работы. Основа такой установки — топка, имеющая два отсека. В первом из них дрова сжигают при недостаточном количестве кислорода, а во втором отсеке выгорают выделяющиеся газы. Эти отсеки разделены решеткой. Если говорить об отличиях пиролизного котла от обычного классического, то основным из них можно выделить движение воздуха в нисходящем направлении.Значительное аэродинамическое сопротивление исключает возможность свободной циркуляции воздушных масс. Поэтому устраивается принудительная тяга, которая обеспечивается методом нагнетательного вентилятора (в некоторых случаях заменяется дымососом).

Главный принцип работы установок этого типа — разложение древесины под воздействием высоких температур. Впоследствии топливо разделяется на газообразные летучие смеси и уголь. Процесс происходит в камере закладки при высокой температуре, но воздуха должно быть недостаточно для правильного горения; летучие смеси, попадающие во вторую камеру, выгорают при температуре, достигающей 1000 градусов.В конечном итоге окись углерода направляется через конвективную часть в дымоход, теряя при этом тепло. Чтобы обеспечить идеальные условия для сжигания древесины, внутренняя поверхность должна быть облицована огнеупорной футеровкой. В этом случае следует облицевать обе камеры.

Рекомендации мастеру

Собрать газовые котлы своими руками достаточно сложно, поэтому за основу рекомендуется использовать котел Беляева. Мастер самостоятельно сможет решить вопрос об изменении конструкции, это будет зависеть от инженерных и профессиональных навыков, а также желания экспериментировать.Не меняйте внутренний объем помещения. Вместо жидкого теплоносителя в описываемом оборудовании для обогрева дома можно использовать горячий воздух, который будет циркулировать по трубам. Такой вариант исключает промерзание, поэтому такие системы широко используются, ведь их можно устанавливать в загородных домах. Зимой проблем с работой такого отопления не возникнет.

Подготовка материалов к работе

Для того, чтобы сделать газовые котлы своими руками, необходимо подготовить некоторые материалы и инструменты.Вам понадобится болгарка с ершами для зачистки и отрезания кругов, сварочный аппарат, а также расходные материалы. Среди последних можно выделить трубы для линий холодного и горячего водоснабжения, дверей, а также замки и крепления к ним. Также вам понадобятся обдувочный вентилятор, датчик температуры, металл значительной толщины, шамотный кирпич и колосниковая решетка.

Особенности сборки газового котла

Если вы решили сделать газогенераторный котел своими руками, перед началом работ обязательно ознакомьтесь с чертежами.На первом этапе готовятся четыре стены, которые вырезаются из листового металла. В передней стене нужно проделать с помощью болгарки два прямоугольных отверстия. Нижняя часть предназначена для зольника, а верхняя — для топки. Заднюю стенку на время можно отложить. Оставшиеся пластины необходимо сварить между собой, а в местах стыков тщательно отшлифовать образовавшиеся наросты, используя для этого все ту же болгарку. После сборки теплообменника по нему будет циркулировать вода или любой другой теплоноситель, как правило, жидкий.Все составляющие элементы должны быть надежно сварены и очищены, в результате должна получаться конструкция, лишенная стыков и швов.

Установка теплообменника и работа на дымососе

Если вы решили собрать газогенераторный котел своими руками, вам будет важно знать его устройство. Технология на следующем этапе предполагает установку теплообменника в самой печи. По трубам следует пропустить воду и создать рабочее давление, это определит наличие дефектов, которые могут выразиться в протечках.Топка будет располагаться снизу, а не сверху, как в заводских моделях. Его следует отделить от зоны газификации, которая монтируется над решеткой. Участок сжигания топлива должен быть облицован огнеупорным кирпичом снизу, по бокам и сверху. Также важно предусмотреть наличие воздуховода. Следующим этапом будет установка дверей, которые следует максимально плотно прижимать к стенам. После того, как дымосос смонтирован, необходимо установить датчик температуры, который будет контролировать состояние нагрева внутри и процесс горения.

Выпускные работы

Если вы будете делать газогенераторную печь своими руками, необходимо учитывать схему и принцип работы. Они представлены выше в статье. На завершающем этапе останется только вырезать отверстия под дымососы и сопла, только после этого можно будет приварить заднюю стенку и отшлифовать ее. Теперь вы можете проверить работоспособность, для этого вам нужно будет использовать уже готовое к эксплуатации устройство. Если на выходе не наблюдается угарного газа, то оборудование считается полностью исправным, его можно эксплуатировать.

Дополнительные работы при изготовлении пиролизного котла

Когда мы делаем пиролизный котел своими руками, чертежи можно подготовить самостоятельно, но довольно часто такие работы доверяют профессионалам. Отдельно необходимо выделить определенные особенности, которыми должен обладать пиролизный котел. Снаружи нужно смонтировать вентиль, который будет регулировать поток теплоносителя, проходящего через теплообменник. Для увеличения теплопередачи патрубок теплоносителя должен быть сконструирован таким образом, чтобы он имел изгиб.Запустите его в виде катушки. Отверстия для заправки горючего нужно сделать прямоугольной формы, дверцу нужно снабдить металлической пластиной, это обеспечит более плотное прилегание. Прежде чем самому сделать газогенераторный котел, необходимо изучить принцип работы такого оборудования. В нем предусмотрено наличие ограничителя, который будет регулировать поток воздуха, попадающий в салон.

Техника безопасности

Самостоятельно изготовить пиролизное оборудование достаточно сложно, не всегда целесообразно проводить такие работы.Полученную модель можно использовать для отопления негабаритного подсобного помещения, а также жилого дома. В последнем случае специалисты рекомендуют приобретать заводское оборудование. Важно правильно установить газовый котел. Площадь вентиляционного отверстия в комнате должна составлять примерно 100 квадратных сантиметров. Оборудование необходимо убирать с поверхности и других предметов на расстояние 0,2 метра. Перед котлом уложите листовой металл, толщина которого составляет 3 миллиметра. Это предотвратит возникновение пожара при потере продуктов сгорания типа угля или золы при работе оборудования и заправке топливом.Газовую плиту из подручных средств своими руками сделать можно. Однако важно разместить такое устройство на кирпичном или бетонном основании. Установка пиролиза требует отдельного помещения. Это может быть котельная, которую нужно максимально защитить от огня. Дымоход должен быть хорошо изолирован обогревателем, чтобы внутри не образовывалась сажа и другие отложения из-за переохлаждения.

Заключение

Устройство и схема газового котла на дровах, представленные в данной статье, помогут Вам в самостоятельном изготовлении оборудования.Однако важно помнить, что профессиональные мастера не советуют использовать такие установки в качестве систем отопления для жилого дома. Это не всегда оправдано и может стать причиной пожара. Именно поэтому не рекомендуется экономить на покупке качественного оборудования.

Как работает газификация | HowStuffWorks

Сердцем угольной электростанции является котел, в котором уголь сжигается путем сжигания, чтобы превратить воду в пар. Следующее уравнение показывает, как горящий уголь выглядит химически: C + O ₂ -> CO ₂ .Уголь состоит не из чистого углерода, а из углерода, связанного со многими другими элементами. Тем не менее, содержание углерода в угле высокое, и именно углерод, который при сгорании соединяется с кислородом, образует двуокись углерода, главную причину глобального потепления. Другие побочные продукты сгорания угля включают оксиды серы, оксиды азота, ртуть и встречающиеся в природе радиоактивные материалы.

Сердце электростанции, которая включает газификацию, не котел, а газификатор , цилиндрический сосуд высокого давления около 40 футов (12 метров) в высоту и 13 футов (4 метра) в поперечнике.Сырье поступает в газификатор сверху, а пар и кислород — снизу. Сырьем может быть любой углеродсодержащий материал, но для газификации угля, конечно, требуется уголь. Типичная газификационная установка может использовать 16 000 тонн (14 515 метрических тонн) лигнита, коричневатого угля, ежедневно.

Газификатор работает при более высоких температурах и давлении, чем угольный котел — около 2600 градусов по Фаренгейту (1427 градусов по Цельсию) и 1000 фунтов на квадратный дюйм (6895 килопаскалей) соответственно.Это заставляет уголь подвергаться различным химическим реакциям. Во-первых, при частичном окислении углерода угля выделяется тепло, которое помогает поддерживать реакции газификации. Первым из них является пиролиз , который происходит, когда летучие вещества угля разлагаются на несколько газов, оставляя после себя уголь , вещество, подобное древесному углю. Затем в результате реакций восстановления оставшийся углерод в полукоксии превращается в газообразную смесь, известную как синтез-газ .

Окись углерода и водород — два основных компонента синтез-газа.Во время процесса, известного как очистка газа , неочищенный синтез-газ проходит через охлаждающую камеру, которая может использоваться для разделения различных компонентов. Очистка может удалить вредные примеси, включая серу, ртуть и непревращенный углерод. Даже углекислый газ можно извлечь из газа и либо хранить под землей, либо использовать для производства аммиака или метанола.

Остается чистый водород и окись углерода, которые можно чисто сжигать в газовых турбинах для производства электроэнергии. Или некоторые электростанции преобразуют синтез-газ в природный газ, пропуская очищенный газ над никелевым катализатором, в результате чего оксид углерода и диоксид углерода вступают в реакцию со свободным водородом с образованием метана.