Автор: из всех вариантов систем отопления, работающих на твёрдом топливе, самыми эффективными считаются агрегаты, в которых при сжигании дров или угля происходит пиролиз. Это процесс дожигания газов, выделяющихся из дров или угля при их тлении, что дает возможность передавать тепловому носителю практически всю энергию сгорания топлива. Этот принцип применяет схема газогенераторного котла, в которой реализовано выделение горючего газа из топлива и его дальнейшее сжигание.
Конструкция и расположение компонентов установки
В отличии от традиционных твердотопливных установок приспособление пиролизных пиролизных котлов учитывает две топки взамен классической камеры сгорания. В первой камере выполняется медлительное горение за счёт маленького количества воздуха. При этом горючее начинает выделять говоря иначе газогенераторный газ, перетекающий во вторичную камеру вместе с газообразными, жидкими и твердыми веществами. Туда же подается большое количество воздуха, благодаря чему газ загорается и горит, нагревая водяную сорочку агрегата.
Размещение 2-ух камер бывает очень разным, так как водогрейные котлы газогенераторного типа как правило будут работать как на естественной тяге дымоотвода, так и при помощи принудительной воздушной подачи вентилятором. В установках, применяющих естественную тягу, вторичная камера расположена над первой и воздух идет через горючее снизу вверх. При искусственно создаваемой тяге главная топочная камера, наоборот, будет над камерой дожига и воздушный поток направлен сверху вниз. Это отражают представленные ниже схемы устройства пиролизников с разной компоновкой камер.
Способы воздушной подачи для горения
К высоте и диаметру дымоотвода предъявляют довольно большие требования, когда схема воздушной подачи в пиролизнике подразумевает применение обыкновенной тяги. Ее должно хватать на преодоление сопротивления газовоздушного тракта установки и трубы для дымохода, а еще для создания разрежения в камере сгорания величиной 16—20 Па. Выбрать диаметр можно по выходному отрезку трубы, а высота обязана быть не меньше 5—6 м.
Понудительная подача воздуха в две камеры может выполняться тремя способами:
В большинстве случаев схема газогенераторного котла, учитывает установку вентилятора в режиме нагнетания. Это можно объяснить тем, что обыкновенный нагнетатель по цене дешевле чем дымосос, так как последний должен вытягивать отходящие газы с большой температурой. Благодаря этому его конструктивные детали стоят намного дороже.
Знаменитые изготовители пиролизников ставят на свои изделия дымососы на выходе продуктов згорания. Причина – обеспечение безопасности для человека, открывшего дверь камеры сгорания в рабочем режиме. Дымосос выполняет разрежение, благодаря этому пламя не полыхнет через открытый проем человеку в лицо.
При высокой мощности установки изготовителями используются вентиляторы для котлов двоих видов, при входе и выходе газовоздушного тракта.
Для того, чтобы понимать, как работает газогенераторный котел, предлагаем посмотреть следующее видео.
Изготовление газогенераторного котла
Результативность данного вида установок на дровах стала основой их востребованности у профессионалов, которые могут делать тт котлы газогенераторного типа самостоятельно из имеющихся материалов. Данный процесс очень сложный и тяжелый и требующий способностей выполнения слесарных и работ по сварке, некоторого минимума инструментов и оборудования:
- прибор для электрической сварки;
- угловая шлифмашина;
- дрель электрическая;
- комплект слесарных инструментов.
Если есть способности, инструменты и непреодолимое желание, то можно сделать аппарат, применяя следующий чертеж котла длительного горения на естественной тяге:
1 – воздуховод; 2 – створка для топливные загрузки; 3 – створка вторичной камеры; 4 – заслонка прямой тяги; 5 – первичная камера; 6 – верхняя крышка; 7 – входной канал для воздушной подачи; 8 – воздушная заслонка; 9 – отрезок трубы для группы безопасности; 10 – вторичная камера дожигания; 11 – отрезок трубы присоединения дымоотвода; 12 – распылительное устройство; 13 – жаротрубный теплообменный аппарат.
Материалом для производства камер послужит жаропрочная легированная сталь, однако это дорогостоящий материал, благодаря этому мастера берут обычную углеродистую сталь толщиной 5 мм. Для защиты ее от большой температуры снизу камеры сгорания исполняется футеровка котла длительного горения шамотным кирпичом. Им же необходимо обезопасить дно вторичной камеры, куда направлен факел пламени. Для обшивания водяной сорочки применяется металл листовой толщиной 3 мм, его приваривают к ребрам жесткости из полосовой стали. Из подобного же металла делают дверки, крышку и обрамление проемов.
Теплопередачу от газов дыма приспособление котла учитывает через жаротрубный теплообменный аппарат, находящийся в середине водяной сорочки. Для его изготовления подойдут бесшовные трубы из стали из углеродистой стали наружным диаметров 48 или 57 мм. Кол-во труб необходимо выбрать по необходимой поверхностные площади теплопередачи, для чего исполняется расчет котла длительного горения.
Если учесть, что горючее в газогенераторных агрегатах горит долго (до 12 часов) и продуктивно, некоторые хозяева традиционных установок прямого горения думают о том, можно ли их усовершенствовать. Подобная перестройка котла на твердотопливных элементах в газогенераторный вероятна, но при условиях, что топочная камера агрегата изготовлена из металла, а не чугуна. Колосниковая решётка убирается и при помощи электрической сварки на ее месте крепится перегородка, делющая главную камеру сгорания и зольник, который будет делать роль вторичной камеры. Между ними ставится распылительное устройство. Плюс ко всему, потребуется организовать подачу воздуха в две камеры, нужно сделать воздуховоды и установить их, как показано на чертеже.
В основном, перестройка котла в газогенераторный происходит не на фабричных агрегатах, а на самодельных, это увеличивает возможности для улучшения конструкции. Разрешается менять проходное сечение распылительные устройства, размеры двух камер или площади поверхностного теплопередачи, добиваясь самых лучших показателей продолжительности горения и увеличения КПД установки.
Расчет газогенераторного котла
Расчет начинают с определения величины температурного напора, ?С:
?= (?Т — ?t) / ln (?Т / ?t)
В данной формуле:
- ?Т – температурный перепад продуктов горения перед теплообменным аппаратом и после него;
- ?t – разница между температурами в трубопроводах подачи и возврата теплового носителя.
Полученное значение ? подставляют в формулу:
S = Q / k / ?, где:
- Q – расчетная мощность отопительной установки, Вт;
- k – коэффициент передачи тепла, равён 30 Вт / м2 ?С.
Укрупненный расчет мощности котла длительного горения (Q, кВт) исполняется исходя из площади строения. Ее значение необходимо принимать по наружному обмеру дома, результат поделить на 10. Смысл такого действия в том, что на обогрев каждых 100 м2 строения требуется примерно 10 кВт энергии тепла. Результат который получился – это расчетная мощность отопительные системы, а тепловой источник принимается с показателем запаса. Он зависит от региона проживания и меняется от 1,1 до 1,5.
Работы по пуску и наладке
Как только сборка газогенераторного котла закончена, необходимо обязательно проверить непроницаемость сварных соединений. Водяная сорочка заполняется водой, потом в нее накачивается воздух, создавая лишнее давление. Плохо сваренные швы дадут о себе знать протечками. Сейчас можно делать проверки, лучше это делать на улице, подавая водопроводную воду из шланга. Если на агрегате поставлена группа безопасности, то можно наполнить резервуар котла водой и проверить его работу при критическом давлении 2—2,5 Бар. Порядок испытаний следующий:
- Подсоединить кратковременный дымотвод, загрузить в камеру горючее и открыть заслонку прямой тяги.
- Остановить подачу проточной воды, предусмотрев для этого кратковременный кран.
- Сделать розжиг и пуск котла длительного горения. Как только дрова разгорятся, заслонку прямой тяги необходимо закрывать, чтобы начался пиролизный процесс.
- Открыв дверь вторичной камеры, удостовериться в наличии факела пламени. Тут требуется регулировка котла длительного горения, необходимо добиться ровного и устойчивого факела, открывая или закрывая воздушную заслонку.
- Закрыть дверь и следить за показаниями термометра и прибора для определения величины давления. В закрытой водяной сорочке процесс парообразования может начаться при достижении давления 1,5 Бар, в данное время нужно тщательно отслеживать температуру.
- Качественно сваренные котлы с двумя камерами отопления могут держать давление до 3 Бар, но не нужно устанавливать рекорды. Достаточно, если клапан для предохранения, настроенный на давление 2 или 2,5 Бар начнет сбрасывать пар, тогда можно открывать кран и восстанавливать движение воды по замкнутому контуру. Заслонку воздушной подачи нужно закрыть, чтобы горючее начало затухать.
Будьте осторожны, проводя такие проверки, есть риск обвариться кипятком по неосторожности или при разрыве водяной сорочки.
Подключение котла к отопительной системе
Последний этап – подключение газогенераторного котла и выполнение его обвязки. Как и во всех твердотопливных установках, нужно убрать появление влаги на стенках внутри камеры сгорания во время разогрева. Явление это уменьшает рабочий срок корпуса камеры сгорания, так как конденсат имеет включения серы и будет вызывать интенсивную коррозию металла. Благодаря этому обвязка отопительного котла обязана быть сделана по схеме, не допускающей попадание в сорочку холодной воды при разогреве.
Ниже приведена традиционная схема подсоединения котла длительного горения к отопительной системе с балансировочным вентилем между подающим и обратным трубопроводами.
Перемычка образовывает небольшой контур, в котором тепловой носитель приводится в движение циркулярным насосом. Приведенная на схеме обвязка котла длительного горения теплоснабжения позволяет воде циркулировать по малому контуру, прогреваясь вместе с агрегатом. Термостатический трехходовой клапан начнет подмешивать холодную воду из системы в тот момент, когда в малом контуре температура воды достигнет заданного значения, в большинстве случаев это 45—50 ?С.
Температура работы в системе обогрева лежит в границах 60—80 ?С, подымать ее выше приходится нечасто. Если во время работы в этом температурном диапазоне у Вас в доме холодно, то нужно искать причину в самой системе. Повышать температуру смысла нет, это только сделает больше расход дров в пиролизнике.
Заключение
Газогенераторные установки, выполненные собственными руками, приобретают все высокую популярность. Причина – большая цена котлов фабричного изготовления, самодельные агрегаты иногда бывают единственной альтернативой. Только один минус — горючее для пиролизников должно иметь влажность не выше 25%, иначе пиролизный процесс будет слабеньким, что оказывает воздействие на продуктивность установки.
