Пиролизная печь из кирпича своими руками: схема и чертежи

Пиролизная печь из кирпича

 

Много лет назад в обиход жителей стран постсоветского пространства вошли кирпичные печи. На первый взгляд, это одно из самых простых устройств для отопления помещения. Но при длительной ежедневной эксплуатации возникает много нюансов. Например, для сооружения печи необходим специальный фундамент, требующий помощи профессионалов. Такие услуги стоят дорого, и в совокупности получится, что каменная печь является довольно затратным и хлопотным делом. Выгодной альтернативой может стать строительство пиролизной печи своими руками.

Пиролизные печи находят всё большее использование для загородных домов, дач, частных домов, то есть там, где отсутствует центральная газовая магистраль и центральное отопление.

Правила запуска пиролизной печи

Одним из явных недостатков обычной печи из кирпича является то, что она нуждается в постоянном уходе. Необходимо регулярно подкладывать свежую порцию дров и не забывать закрывать заслонки после осуществления топки. Перед очередной топкой обязательно необходимо выбрать из печи уголь, и проделать все манипуляции по новому кругу. Пиролизные печи отличаются тем, что от их работы практически не остается никаких отходов. То есть наблюдается практически полное отсутствие золы. Работает такая пиролизная печь не циклично, а регулярно, с учетом того, что 1 или 2 раза в сутки в нее необходимо подкладывать топливо.

Основным принципом работы такой печи является метод пиролиза – разложения и неполной газификации твердого топлива из органических материалов. Другое ее название – газогенераторная печь.

Наилучшим топливом для такой печи, построенной своими руками, являются материалы, имеющие свойственный им большой выход летучих веществ. Например, это может быть бурый уголь, различные древесные материалы – топливные брикеты, дрова и древесные отходы. При определенной конструкции пиролизной печи можно использовать каменный уголь и кокс. Своими руками можно создать как крупный котел для обогрева большого дома, так и маленькую печь, предназначенную для дачи.

Особенности функционирования

Процесс газификации древесины включает: высыхание сырья; пиролиз биомассы; сгорание смоляного газа и части угля; восстановление двуокиси углерода СО2 до ее моноокиси CO, а воды Н2O – до водорода Н2.

Принцип работы пиролизной печи сравнительно прост. Топливо закладывается в загрузочную камеру и поджигается. После этого необходимо закрыть створки и включить дымосос. Вследствие недостатка воздуха и высокой температуры происходит обугливание топливных материалов и выделение древесного газа (в этом и есть суть процесса пиролиза). Результатом работы котла является производство различных продуктов газообразного состояния (угарного газа, водорода, углеводорода). В камеру сгорания попадает и вторичный воздух, способствующий более результативному сгоранию летучих компонентов. Так некоторая часть тепла попадает в нижние топливные слои, чем и поддерживается пиролизный процесс.

Поскольку пиролизный процесс может длиться не менее 30 часов с использованием дров и около 7 дней при использовании угля, то преимущества применения такой печи неоспоримы. Подобные печи экономичнее обычных на 4-7%.

Для того чтобы произошла и воспламенилась газовая фаза, необходима температура не меньше 450º (максимальный порог – 1100º). Результатом таких действий является выработка дополнительной энергии, способной повысить КПД для самой отопительной печи. Одной только высокой температуры мало. Нужна подача определенных порций воздуха (по заранее рассчитанной схеме) и сооружение дополнительной камеры сгорания газов (размером не меньше 50 см). В таком случае будет отсутствовать возможность регулирования уровня подачи воздуха вручную и потребуется использование автоматизированной лини, способной отслеживать температурные показатели внутри печи, в соответствии с которыми она и будет определять порцию воздуха. Если сэкономить на камере сжигания, то произойдет охлаждение пиролизных газов, и они очень быстро будут улетучиваться в трубу, прекращая горение.

Во время полной загрузки печи поршневая труба поднимается на большую высоту. Вместе со сгоранием топлива происходит опущение вниз поршня и трубы воздушной тяги.

Этапы работы пиролизного котла: 1 – Сушение и дегазация древесины; 2 – Сжигание смеси древесного газа со вторичным воздухом; 3 – Дожигание древесного газа и теплообмен; 4 – Выброс выхлопных газов.

Во время пиролизного сгорания материалов происходит разложение дерева на составляющие компоненты – пиролизный газ, кокс и небольшое количество отходов в виде твердого остатка.

После того как происходит смешивание кислорода и получившегося газа, получается реакция активного горения. Становится понятно, что экзотермическая реакция (в данном случае это пиролиз) гораздо эффективнее, чем обычное горение угля.

Огромным достоинством данного типа печи является высокая степень экологичности самой установки. Во время ее работы происходит взаимодействие пиролизного газа с углекислым, такая реакция сводит до минимума выброс токсичных и вредных продуктов горения в атмосферу.

После сгорания твердого древесного остатка выделяется значительный объем энергии. Экзотермическая реакция сопровождается активным выбросом тепловой энергии, используемой печью для дополнительной просушки воздуха и влажного топлива.

Преимущества пиролизной печи

Для сжигания в пиролизной печи применяется, в основном, древесина. Так же в такой печи можно утилизировать отходы древесной промышленности, резины и полимеров, но брать их стоит не более 30% от объема загрузочной камеры.

Самым явным и неоспоримым преимуществом пиролизной печи является возможность долговременного поддержания высокой температуры в автономном режиме. Такую функцию обуславливает высокий уровень КПД конструкции и массивный объем топливной камеры.

Как уже было сказано, большой популярностью пиролизные печи пользуются из-за их высокой экологичности – они практически не производят в атмосферу никаких вредных химических соединений.

При отсутствии специального топлива (древесины либо угля), можно использовать остатки строительного мусора – резину, разного рода полимерные пластмассы, ДСП, совершая тем самым утилизацию этих материалов.

Настоятельно не рекомендуется превышать предельно допустимую долю альтернативного вида топлива с древесиной. Древесные материалы должны составлять не менее 70% от общей массы топлива.

Недостатки газогенеративных печей

Одним из самых больших недостатков печи такого типа являются строгие требования к уровню влажности топливных материалов. Дело в том, что влага испаряется под воздействием тепла и полученный пар разбавляет пиролизные газы, ухудшая степень их сгорания. Основным результатом использования влажного топлива является полное затухание печи.

Пиролизные печи следует топить более сухой древесиной, только в этом случае обеспечивается работа печи максимальной мощности.

Этот недостаток можно устранить, если подавать вторичный воздух в камеру сгорания. Называется этот способ двойным дутьем. Он направлен на увеличение эффективности сгорания летучих веществ.

Конструкция печи позволяет выполнить разделение топки на 2 различные секции. Так, первая секция представляет собой газифицирующую камеру (камеру загрузки), основная ее функция – пиролизация топлива. Отсутствие кислорода провоцирует медленное горение заложенного топлива и активное выделение летучих веществ. Результат работы этой секции – газы – направляются во вторую секцию – камеру сгорания и догорают там.

Такая конструкция позволяет добиться минимального отвода тепла из загрузочной камеры. Популярным явлением является разделение печных секций при помощи колосника, предназначенного для загрузки топлива. Получается, что первичный воздух проходит путь сверху вниз. Основным принципом работы такой печи является верхнее дутье. Саму конструкцию печи характеризует высокий уровень аэродинамического сопротивления, что провоцирует необходимость создания принудительной тяги. В таком случае целесообразно использование специализированных дымососов вместо дутьевых вентиляторов.

Многих умельцев может оттолкнуть высокая стоимость данной конструкции. Но при покупке стоит учитывать, что после сооружения она сможет сэкономить большой объем средств, топлива и времени, потраченных на уход за ней.

К недостаткам можно отнести и сравнительно большие размеры пиролизного котла по сравнению с другими приборами для отопления.

Одним из обязательных условий по эксплуатации пиролизных печей является наличие обязательного подключения к электрической сети. Это вызвано применением электрического вентилятора, направленного на обеспечение дополнительной тяги. Получается, что при аварийных отключениях электроэнергии и в не электрифицированных районах использование пиролизной печи невозможно.

http://youtu.be/oBzqpfn0aSw

Инструменты и материалы для строительства печи

Топливник разделён на две секции – это загрузочная секция и секция для догорания пиролизных газов. Для лучшего сгорания летучих веществ в секцию для сгорания подаётся вторичный воздух, а первичный проходит сверху вниз.

Для того чтобы сконструировать самостоятельно печь из кирпича примерной мощностью в 30 кВт (такого объема будет достаточно для обогрева помещения площадью в 70 кв.м), необходимо подготовить:

• примерно 400 штук керамического и около 100 штук шамотного кирпича;
• для сооружения котла понадобится стальной лист размером 6 х 1,5 м (толщина должна составлять не менее 4 мм).

Кроме этого, для сооружения печи своими руками понадобятся:

• чугунные колосники (3 штуки);
• мощный вентилятор (не менее 300 Вт);
• рычажный терморегулятор;
• 2 дверки – для поддувала и топочная.

Для проведения монтажных работ необходим будет:

• электрический сварочный аппарат;
• электродрель;
• несколько болгарок с разным диаметром круга (достаточно будет и 2 – большой и маленькой).

Также понадобится применение труб разного диаметра – 5,7, 3,2 и 15,9 см. Обязательным условием является использование профтрубы (80 х 40), электроды для электросварки и температурный датчик.

http://youtu.be/twvzsim1DaQ

Инструкция по созданию пиролизной печи своими руками

Многих умельцев давно интересует вопрос возможности строительства кирпичной печи, действующей по принципу пиролиза, своими руками. Так, если подойти к решению поставленной задачи с умом, то можно построить печь без особых сложностей.

Толщина стенок загрузочных бункеров в кирпич. В качестве раствора используется мертель.

Перед проведением монтажных работ необходимо составить схему будущей конструкции печи и произвести соответствующие расчеты. Оптимальным вариантом будет использование готовой схемы, например, на основании расчетов Беляева. Она рассчитана на конструкцию из кирпича мощностью до 40 кВт.

Периметр печи необходимо выложить из керамического кирпича. Для внутренних перегородок необходимо использовать шамотный кирпич. После сборки всей конструкции и подключения вентилятора можно перейти к ее эксплуатации. Обязательно необходимо учитывать время горения для каждого из материалов, чтобы своевременно подкладывать топливо. В качестве отопительных материалов прекрасно подойдут прессованные брикеты. Одним из важных моментов после пуска пиролизного котла является определение его коэффициента полезного действия. Это не составит большого труда – достаточно принюхаться к запаху выходящего из трубы дыма. Если в нем отсутствуют примеси угарного газа, значит КПД находится на высоком уровне.

Пиролизная печь, сделанная для отопления теплицы, использует дрова влажностью до 55%. Длительность горения в интенсивном режиме сжигания топлива составляет до 30 часов, а режиме поддержки – до 3 суток.

При создании печи своими руками следует соблюдать абсолютно все правила пожарной безопасности. При вероятном нарушении какого-либо из правил, возможен не только материальный ущерб, но и риск угрозы жизни и здоровью членов семьи. Желательно располагать котел в отдельной нежилой комнате. Пиролизная печь нуждается в дополнительном каменном основании из бетонной стяжки либо кирпича. Топочные камеры необходимо дополнительно защищать при помощи толстого металлического листа.

Одним из явных преимуществ этой конструкции является то, что пиролизная печь представляет возможность применения в плане теплоносителя вместо воды воздух. Это значит, что трубы будут защищены зимой от промерзания и нет необходимости в сливе системы.

Обязательным условием при сооружении печи является установка ее на определенном расстоянии от стен (не менее 20 см). Также необходимо, чтобы котельное помещение было оборудовано дополнительной вентиляцией.

http://youtu.be/5kNB-oGI8n4

Сооружение пиролизного котла своими руками поможет основательно сэкономить семейный бюджет за счет сниженного расхода топлива.