Pyrolýzní kotel pro kutily: zařízení, schémata, princip činnosti

Termín „pyrolýza“ označuje proces, při kterém dochází k pomalému spalování pevného paliva za vzniku plynného média.Navzdory „profesionálnímu“ názvu struktury je výroba pyrolýzního kotle vlastníma rukama poměrně snadná a domácí výrobky jsou v praxi zcela běžné.

Vysvětlení je jednoduché – kotel na plynový generátor na dřevo se snadněji udržuje, je často účinnější a ekonomičtější než jiná podobná zařízení. Pojďme společně přijít na to, jak takové zařízení funguje a co je k jeho výrobě potřeba.

Princip činnosti pyrolýzních kotlů

Do pyrolýzních konstrukcí patří kromě klasiky i kotle pro topné systémy, kde se jako palivo používají tuhé hořlavé materiály. Obvykle se jim říká plynové generátorové kotle.

Pro lepší pochopení principu fungování domácího pyrolýzního kotle je logické pečlivě zvážit konstrukci takového zařízení. Začněme vlastnostmi topeniště jako hlavní části topné konstrukce. Pracovní plocha palivové komory pyrolýzních kotlů je v podstatě rozdělena na dvě samostatné komory.

Řezné provedení pyrolýzního kotle: 1 – zakládací komora (pasivní), kde probíhá proces pyrolýzy (nedokonalé spalování); 2 – plynová spalovací komora (aktivní) vzniklá při pyrolýze

Jedna z těchto komor je zatížena tuhým palivem - palivové dřevo, pelety, brikety atd. Tam začíná primární proces spalování tuhého paliva s omezeným přívodem vzduchu. V tomto stavu palivo nehoří, ale doutná.Plyny uvolněné při pomalém spalování vstupují do jiné oblasti komory - aktivní, kde při zvýšeném přívodu vzduchu intenzivně dohoří.

Technicky je takový spalovací proces realizován jednoduchým způsobem. Dílčí oblasti společné komory jsou jednoduše odděleny mřížkou a tryskou. Horní část komory je pasivní topeniště, spodní část komory je aktivní topeniště. V tomto případě je třeba vzít v úvahu konstrukční prvek - horní přívod vzduchu do palivové komory (horní proud).

To je vlastně to, co odlišuje konstrukci plynového generátorového kotle od klasického jednokomorového provedení, kde se používá spodní podávání.

Klasická konstrukce vzduchového čerpadla (často nazývaného ventilátor, ale technicky je to nesprávné označení), které se používá v okruhu pyrolýzního kotle. Jedná se o důležitou součást, která zajišťuje účinnost zařízení.

Technologicky je organizace nuceného tahu také charakteristickým znakem konstrukce pyrolýzních kotlů. Konstrukce dvoustupňového topeniště má zvýšený aerodynamický odpor. Proto se nelze obejít bez instalace vzduchového čerpadla.

Jak funguje kotel v praxi?

Praktické použití zařízení je vhodné zvážit v procesu krok za krokem:

1. Nakládání palivového dřeva - položení horní části komory na rošt.
2. Zapalte palivo a spusťte kouřové čerpadlo.
3. Vznik dřevoplynu při teplotě 250-850 °C.
4. Přechod dřevoplynu do spodní části topeniště.
5. Spalování dřevoplynu s přídavným přívodem vzduchu.

Dále se teplo získané ve spodní oblasti palivové komory využívá k ohřevu chladicí kapaliny. Chladicí kapalinou může být voda nebo vzduch.

1 – aktivní kamera; 2 – přívod vody; 3 – sekundární vzduch; 4 – komín; 5 – výstupní potrubí; 6 – škrticí klapka; 7 – vývod vody; 8, 9 – snímače; 10 – termostat; 11 – dveře pasivní komory; 12 – primární vzduch; 13 – pasivní komora; 14 – vzduchové čerpadlo; 15 – okruh výměníku; 16 – tryska; 17 – dvířka aktivní komory

Pokud věnujete pozornost všem stávajícím návrhům domácích kotlů na tuhá paliva, hlavní alternativou k pyrolýznímu kotli je návrh tradičního designu.

Jedná se o obdobnou verzi kotle na dřevo, kde je jedno nedělené topeniště a funguje princip spodního přívodu vzduchu do spalovací komory. Ale takový systém je považován za méně účinný a nehospodárný kvůli rychlému spalování paliva.

Pyrolýzní kotel je schopen dodat účinnost 85-95% při 100% zatížení. Účinnost však prudce klesá, pokud je zatížení menší než 50 %. Proto výrobci pyrolýzních zařízení doporučují uživatelům provozovat zařízení při maximální zátěži.

Podobný přístup platí i pro podomácku vyrobené konstrukce, pokud plně vyhovují klasickému schématu pyrolýzy a provozním požadavkům.

Je třeba poznamenat, že pro „pyrolýzu“ jsou provozní požadavky poměrně přísné:

• povinná výbava vzduchovým čerpadlem;
• přípustný obsah vlhkosti paliva není vyšší než 25-35%;
• zatížení zařízení není nižší než 50 %;
• teplota vratné chladicí kapaliny není nižší než 60 °C;
• zatížení pouze velkými palivovými poli.

Je třeba také poznamenat, že je to drahé pyrolýzní systémy průmyslová produkce. To je pravděpodobně důvod, proč je možnost „udělej si sám“ tak populární.

Domácí pyrolýzní kotel

Zpravidla se při výrobě takového topného zařízení vlastníma rukama bere jako základ populární schéma Belyaev. To neznamená, že se jedná o jednoduché řešení, které vám umožní vyrobit topidlo bez problémů. Ale možná jedno z těch řešení, které lze skutečně implementovat.

Trojrozměrné schéma pyrolýzního kotle pro kutilskou výrobu. Jedná se o jednu z jednoduchých variant obvodů, které lze provádět samostatně doma.

K výrobě zařízení podle tohoto schématu bude velitel potřebovat:

• kovová trubka (d = 32; 57; 159 mm);
• profilová trubka (s = 60x30; 80x40; 20x20 mm);
• ocelový pás (20x4; 30x4; 80x5 mm);
• šamotová cihla;
• kovový plech;
• vzduchová pumpa;
• senzor teploty.

Musíte mít také kompletní sadu instalatérských nástrojů a svařovací stroj (a svářečské dovednosti, respektive). Práce na výrobě pyrolýzního kotle s vlastními rukama zjevně není něco, co můžete udělat sami. Je potřeba alespoň jeden asistent.

Nejprve je nutné v souladu se zvoleným schématem připravit plechové části konstrukce. Doporučuje se připravit plechové panely jejich řezáním na požadovanou velikost pomocí profesionálního přesného zařízení.

Používání ručních nástrojů, jako jsou „brusky“ k řezání, také vyžaduje určité pracovní dovednosti a dodržování bezpečnostních předpisů během provozu, ale nezajišťuje přesnost řezání, což následně ovlivňuje kvalitu svařování. Tento bod je třeba vzít v úvahu. Rozumným řešením řezání plechů je objednat si jej z mechanické dílny.

Montáž vnitřních částí zařízení

Palivovou komoru je nutné vyrobit z jednoho dílu plechů.K tomu se připojí a svaří materiál odpovídající parametrům obvodu. Výsledkem by měla být dvoukomorová konstrukce, která by měla být doplněna vzduchovody.

Tyto prvky palivové komory jsou vyrobeny z kovového kanálu nebo se k výrobě používá profilová trubka. Otvory jsou vyvrtány po celé ploše přední strany vzduchového potrubí.

Vzduchové kanály uvnitř spalovací komory. Vzduch je těmito kanály přiváděn pomocí vzduchového čerpadla. Pro rovnoměrné rozložení proudu vzduchu po celé délce kanálu jsou vyvrtány otvory

Pod úrovní, v oblasti aktivní spalovací komory, na stěně umístěné napříč vzduchovými kanály, je zapuštěna kovová trubka (přívod sekundárního vzduchu). Dále začíná práce s trubkami, protože přišla řada na montáž trubkového výměníku tepla.

Tato část pyrolýzního systému je vyrobena z kovových trubek d=57 mm:

1. Vezměte dva plechy podle velikosti výkresu a proveďte označení.
2. Na základě označení pro umístění trubek se na plechu vyříznou otvory d = 60 mm.
3. Trubky d=57 mm jsou nařezány na délku.
4. Konce trubek se zasunou do otvorů jednoho plechu a opaří.
5. Opakujte operaci s dalším listem.

Výstupem by měl být hotový výměník, který je připevněn k tělesu kotle tam, kde je znázorněno schéma.

Příklad výroby tepelného výměníku ze dvou ocelových plechů a trubek nařezaných na míru. To vyžaduje kvalitní svařování, aby v budoucnu při provozu kotle nebyly žádné problémy.

Vedle výměníku tepla (v horní úrovni) je instalován škrticí ventil. Tato část je opatřena madlem a je také přivařena ke konstrukci.Koncová část tělesa škrticí klapky je překryta kusem plechu s trubkou pro komín.

Dále zbývá pouze přivařit přední panel palivové komory s okénky pro dvířka pod každou ze dvou sekcí a modulem pro vzduchové čerpadlo.

Instalovaný výměník tepla a část konstrukce škrticí klapky. Varianta seřizovacího mechanismu v podobě ruční páky s možností fixace tlumiče v libovolné poloze

Před montáží předního panelu musí být vnitřek spalovacích komor vyztužen šamotovými cihlami. Tento materiál je řezán na míru, některé z nich pod úhlem. Cihla je broušena a upravena na místo, kde je položena.

Obě pracovní sekce palivové komory kotle jsou ošetřeny šamotovými cihlami. Plochy klapek výstupního (přívodního) potrubí vzduchu jsou přitom pečlivě vyvložkovány. Po položení cihly je nainstalován přední panel.

Příklad pokládky šamotových cihel na vnitřní stranu palivové komory. Cihlové obložení chrání stěny komory pyrolýzního kotle před možným vyhořením při dlouhodobém provozu

Ve skutečnosti lze hlavní sestavu pyrolýzního kotle v této fázi považovat za dokončenou. Sestavená konstrukce musí být zpracována - odstranit okují ze svařování, vyčistit svary, narovnat, pokud jsou někde drobné nerovnosti.

Další fází je uzavření sestavené konstrukce do utěsněného pouzdra. Tato část konstrukce je rovněž vyrobena z plechů. Nejprve je však nutné krimpování.

Testování a finální montáž konstrukce

Sestavená konstrukce musí být testována. Povinné akce - zkontrolujte těsnost oblasti kotle, kde by měla cirkulovat chladicí kapalina.Pro provedení tlakové zkoušky výměníku tepla jsou na přívodní a vratné potrubí chladicí kapaliny dočasně instalovány zátky.

Poté se výměník tepla naplní vodou. Je vhodné použít horkou vodu z topné sítě nebo přívodu teplé vody, aby bylo možné kontrolovat svary v podmínkách tepelné roztažnosti kovu.

Přední část téměř hotové konstrukce s výfukovým potrubím pro přívod vzduchu uvnitř pracovních komor. Okna sekcí palivové komory zatím nemají dveře. Tato konstrukce bude opláštěna trupovými plechy

Za předpokladu, že nedochází k netěsnostem ve švech výměníku, je voda vypuštěna a začnou rámovat konstrukci pyrolýzního kotle vnějšími kovovými panely. Také v této fázi se vyrábí a zavěšují dvířka oken sekcí spalovací komory.

Dveře pyrolýzní jednotky vyžadují konstrukci zohledňující provozní podmínky vysoké teploty. Proto se tyto konstrukční prvky obvykle vyrábějí (nebo se používají hotové) z litiny s dodatečným teplotním vyztužením šamotovými cihlami.

Příklad provedení dveří jedné ze sekcí palivové komory pyrolýzního kotle. Pro zvýšení ochrany před účinky vysokých teplot během procesu spalování se kromě kovu používají šamotové cihly.

Konečnou fází je instalace pyrolýzního kotle v místě jeho budoucího provozu. Konstrukce se instaluje na základ nebo na betonovou desku. Doporučuje se zachovat výšku základu (desky) vzhledem k úrovni terénu ve velikosti nejméně 100 mm.

Po instalaci a vyrovnání hladiny se spodní část kotle připevní k základu. Zbývá pouze připojit komínové potrubí, nainstalovat vzduchové čerpadlo a připojit přívodní/výstupní potrubí chladicí kapaliny.

Pyrolýzní kotel je kompletně uzavřen v kovovém plášti a připraven k instalaci na pracovišti. Rohové háky jsou přivařeny k tělu jako nosné upevňovací prvky

Výroba konstrukce pyrolýzního kotle vlastními silami je práce, která vyžaduje značné úsilí. Bez režijních nákladů se z hlediska finančních prostředků samozřejmě neobejdete.

Je možné, že náklady na nákup materiálu a využití služeb třetích stran budou nižší než náklady na průmyslově vyráběné zařízení. Rozdíl však s největší pravděpodobností nebude tak výrazný. Hlavním problémem ale nejsou peníze.

Závěry a užitečné video k tématu

O samostatné výrobě pyrolýzního kotle:

Technicky nezávislá výroba pyrolýzních kotlů bez příslušného základu je nesmírně složitý proces. Vyžadují se také odborné dovednosti v práci s kovem, jasné pochopení inženýrských schémat a technologických jemností výroby kotlového zařízení. Bez toho všeho byste se neměli ani dostat do práce.

Pokud máte potřebné znalosti a dovednosti a můžete ostatním návštěvníkům webu poskytnout cenné rady ohledně sestavení pyrolýzního kotle, zanechte prosím své komentáře, podělte se o svá tajemství dovedností a položte otázky v bloku pod článkem.