Постройка газогенераторного котла своими руками

На карте страны еще достаточно мест, где для производства тепловой энергии доступны лишь дрова и уголь. Единственной альтернативой может выступать электрическое отопление, но не всегда есть достаточная техническая база, позволяющая выдержать увеличенную нагрузку, а также дороговизна такого вида отопления по карману немногим.

Развитие энергосберегающих технологий дало возможность усовершенствовать работу котлов на твердом топливе. Потребителям были представлены газогенераторные котлы (пиролизные). Сырьем для получения тепла в таких котлах служат дрова, прессованные топливные брикеты, а также различные древесные отходы.

Покупка такого котла серийного производства обойдется недешево, но есть возможность изготовить газогенераторный котел своими руками. Это обойдется гораздо дешевле и, в конечном счете, получится агрегат с конфигурацией и основными характеристиками идеально подходящими отопительной системе дома.

Что собой представляет

Пиролиз – это процесс глубокого разложения веществ под действием высоких температур без доступа кислорода с образованием большого количества различных органических соединений в газовой, жидкой и твердой фазе. Состав продуктов пиролиза зависит от исходного сырья.

Газогенераторный котел

Газогенераторные котлы имеют двухкамерную структуру. В первой происходит пиролиз твердого топлива в среде, обедненной кислородом в пределах от 200 до 800°С с образованием древесного кокса и пиролизного газа. Газ поступает во вторую камеру, где смешивается с кислородом и сгорает, выделяя большое количество энергии. Отходящий дымовой газ проходит через теплообменник, отдавая свое тепло циркулирующему в системе теплоносителю.

В таком котле используется не тепло, возникающее от горения дров, а тепло от сгорания пиролизного газа. Термическое разложение древесины без доступа воздуха происходит гораздо медленнее, чем при горении, что увеличивает КПД газогенератора за счет уменьшения расхода сырья и увеличении теплосъема.

Принцип работы котла

Во время сгорания пиролизный газ вступает в реакцию со свободным углеродом, что приводит к более глубокой конверсии продуктов горения. Поэтому сбрасываемый в атмосферу дым состоит в основном из водяного пара и двуокиси углерода (углекислый газ). Благодаря такой особенности газогенераторные котлы на твердом топливе способны утилизировать ДСП, ДВП, резинотехнические отходы и полимерные материалы без ущерба для окружающей среды. Твердого остатка (кокс) образуется гораздо меньше, чем при обычном горении, что сокращает период между чистками агрегата.

Конструкция и основные элементы

Пиролизные котлы являются довольно габаритными аппаратами. Загрузочная камера предусматривает использование деревянных заготовок длинной от 38 до 45 см и диаметром от 10 до 25 см, а прессованные брикеты от 3 до 30 см. Отходы деревообработки (опилки, стружка) засыпаются к дровам, но их количество не должно превышать 30 % от объема камеры. Простая компоновка устройства включает в себя:

  • загрузочную камеру (она же подготовки сырья) – удаление остаточной влаги;
  • камеру газификации – проходит процесс пиролиза;
  • колосник – перегородка, разделяющая камеры;
  • камеру сгорания – оснащенную форсунками для подачи вторичного воздуха;
  • систему дымоходов – удаление продуктов горения и нагрев теплоносителя;
  • встроенный теплообменник с патрубками прямой и обратной подачи теплоносителя;
  • вентилятор принудительной подачи вторичного воздуха;
  • датчики для регулировки эксплуатационных показателей.

Конструкция пиролизного котла

Внутри аппарата создается повышенное аэродинамическое сопротивление, что требует применения дымососов либо дутьевых вентиляторов для создания принудительной тяги.

Пиролизные отопительные газогенераторные котлы имеют в обеих камерах футеровочный слой из огнеупорного шамотного кирпича. Он предотвращает разогрев конструкции и уменьшает теплопотери, а также способствует созданию необходимого температурного режима для пиролиза.

Материальная основа проекта

Самостоятельное изготовление пиролизного котла отопления потребует материальных затрат, но они в разы меньше, чем стоимость промышленного образца. Перед началом работы нужно ознакомиться с информацией о схемах и видах котлов, произвести расчеты и подобрать подходящий вариант.

Если с этим возникают сложности либо нет уверенности в правильности решения, можно воспользоваться услугами фирм, специализирующихся на расчетах теплогенерирующего оборудования. Все равно это выйдет дешевле заводского котла.

Инструменты и материалы

После утверждения технического проекта начинается фаза сбора инструментов и материала. Для работы понадобится:

  • электросварочный аппарат постоянного тока;
  • дрель;
  • шлифовальная машина;
  • расходный материал (сверла, электроды, отрезной круг диаметром 230 мм и шлифовальный – диаметром 125 мм);
  • средства индивидуальной защиты для безопасного проведения работ.

Инструменты для изготовления котла

Материальная база проекта мало зависит от выбранной схемы. Нужно иметь следующий материал:

  • листы металла толщиной 4 мм (для внутренних поверхностей) и 3 мм (для изготовления корпуса);
  • трубопрокат диаметром 57 и 159 мм, с толщиной стенки 3,5 и 4,5 мм соответственно;
  • шамотный кирпич;
  • профтрубы разных типоразмеров с толщиной стенки 2 мм;
  • вентилятор;
  • датчик температуры и давления.

В процессе работы могут понадобиться некоторые материалы, но они не окажут влияния на стоимость и сроки выполнения.

Механомонтажные работы

Для того чтобы изготовить газогенерирующий котел отопления лучше воспользоваться существующей схемой, и при наличии инженерных навыков добавить либо изменить ее под свои нужды. Главное, чтобы объем камер не изменился. Чаще всего при кустарном производстве пиролизного котла пользуются схемой отопительного устройства Беляева рассчитанного на мощность 40 кВт.

Чертеж котла

Согласно чертежу вырежьте элементы, а потом с помощью сварки соедините их в готовую конструкцию. Специалисты рекомендуют оборудовать газогенерирующий котел отопления ограничителем для контроля подачи воздуха в камеру сгорания газа. Он представляет собой трубу диаметром порядка 70 мм и длиной немного превышающей высоту корпуса. Конец, монтируемый в нижнюю камеру, оснащается заслонкой с торца трубы на расстоянии 40 мм от ее стенки.

Контур, по которому движется теплоноситель внутри аппарата, нужно сделать с изгибом для увеличения поверхности контакта и улучшения теплосъема. Подойдет любой подходящий вариант, увеличивающий площадь соприкосновения теплообменника не затрагивающий изменения размера камер.

Сварка конструкции

Пиролизные аппараты отопления часто рассчитываются исходя из того, что теплоносителем будет воздух, а не вода. Это не требует строгой герметичности трубопроводов подачи горячего воздуха и устраняет вероятность размерзания системы. После сборки аппарата нужно провести испытание и установить на место.

Установка и противопожарная безопасность

Свидетельством правильности сборки являются показания выхода на режим теплогенерирующего устройства. Этот процесс должен занимать считанные минуты, а прогрев всей системы отопления — не более получаса. Также отмечается довольно резкое повышение температуры в отапливаемом помещении.

При первом запуске нужно установить КПД нового агрегата. Этот показатель свидетельствует об отсутствии отклонений и недочетов в монтажных работах. Определяется он по состоянию выходящих дымовых газов, которые не должны иметь удушливый запах окиси углерода (угарный газ). Это условие должно выполняться на всех режимах работы.

Устанавливаются газогенераторные котлы в отдельное нежилое помещение, отвечающее всем требованиям пожарной безопасности. Они предполагают:

  • наличие вентиляции (отверстие площадью не менее 10 см2);
  • установку защитного кожуха перед камерой сжигания (металлический лист толщиной 2 мм);
  • заливку бетонного фундамента под котел либо создание прочной кирпичной кладки;
  • наличие пространства между стеной и котлом не менее 20 см, а также предметами мебели и другими конструкциями.

Установка котла

Также в помещении должен быть доступ к электропитанию для подсоединения вентилятора. Если нет возможности подать электроэнергию, можно смонтировать длинный дымоход. Но тогда возникает проблема с его фиксацией и достаточностью получаемой тяги. Пиролизные котлы стали удачным симбиозом деревенской печки и прогрессивных энергосберегающих технологий.

Статьи по отоплению
Статьи по утеплению