из всех вариантов систем отопления, работающих на твёрдом топливе, самыми эффективными считаются агрегаты, в которых во время сжигания 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 котлов длительников 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 рубашку агрегата.
Размещение 2-ух камер бывает очень разным, так как котлы отопления 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 первичной и воздух идет через горючее снизу вверх. При искусственно создаваемой тяге главная камера сгорания, 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 предусматривает применение обыкновенной тяги. Ее должно хватать на преодоление сопротивления газовоздушного тракта установки и трубы для дымохода, и 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 традиционный нагнетатель по цене дешевле чем дымосос, так как последний должен вытягивать отходящие газы с большой температурой. Из-за этой причины его конструктивные детали стоят намного дороже.
Знаменитые изготовители пиролизников ставят на свои изделия дымососы на выходе продуктов згорания. Причина – обеспечение безопасности для человека, открывшего дверку 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 популяризации у профессионалов, которые могут делать котлы работающие на твёрдом топливе 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 дуговые сварки;
- угловая шлифмашина;
- дрель электрическая;
- комплект слесарных инструментов.
Если есть способности, инструменты и непреодолимое желание, то можно сделать аппарат, применяя следующий чертеж газогенераторного котла 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 трубный змеевик.
Материалом для производства камер может послужить жаропрочная легированная сталь, однако это дорогой материал, благодаря этому мастера берут обычную углеродистую сталь толщиной 5 мм. Для спасения ее от большой температуры снизу камеры сгорания делается футеровка газогенераторного котла шамотным кирпичом. Им же необходимо обезопасить дно вторичной камеры, куда направлен факел пламени. Для обшивания водяной рубашки 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 трубный змеевик, находящийся в середине водяной рубашки. Для его изготовления подойдут бесшовные трубы профильные из углеродистой стали наружным диаметров 48 или 57 мм. Кол-во труб необходимо выбрать по необходимой поверхностные площади теплопередачи, для чего делается расчет газогенераторного котла.
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 работающего на твёрдом топливе в газогенераторный вероятна, но при условиях, что камера сгорания агрегата изготовлена из металла, а не чугуна. Колосниковая решётка убирается и при помощи дуговые сварки на ее месте крепится перегородка, делющая главную камеру сгорания и зольник, который будет делать роль вторичной камеры. Между ними ставится распылительное устройство. Помимо прочего, потребуется организовать воздушную подачу 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 газообразных, жидких и твердых веществ перед трубным змеевиком 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 газогенераторного котла (Q, кВт) делается если исходить 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 системы обогрева, 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 рубашка 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.
- Перестать подачу проточной воды, предусмотрев для этого кратковременный кран.
- Сделать розжиг и пуск газогенераторного котла. Как только дрова разгорятся, заслонку прямой тяги необходимо закрывать, чтобы начался пиролизный процесс.
- Открыв дверку вторичной камеры, удостовериться в наличии факела пламени. Тут требуется регулировка газогенераторного котла, необходимо добиться ровного и устойчивого факела, открывая или закрывая воздушную заслонку.
- Закрыть дверку и следить за показаниями термометра и прибора для определения величины давления. В закрытой водяной рубашке процесс парообразования может начаться при достижении давления 1,5 Бар, в данное время нужно тщательно отслеживать температуру.
- Качественно сваренные пиролизные отопительные котлы 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 возрождать 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 рубашки.
Подключение котла к системе обогрева
Последний этап – подключение газогенераторного котла и выполнение его обвязки. Как и во всех твердотопливных установках, нужно исключить появление влаги на стенках внутри камеры сгорания во время разогрева. Явление это уменьшает служебный срок корпуса камеры сгорания, так как конденсат имеет включения серы и будет вызывать интенсивную коррозию металла. Из-за этой причины обвязка отопительного котла обязана быть сделана по схеме, не позволяющей попадание в рубашку холодной воды при разогреве.
Ниже приведена традиционная схема подсоединения газогенераторного котла к системе обогрева 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 газогенераторного отопительного котла 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 отопительной системе лежит в границах 60—80 ?С, подымать ее выше приходится нечасто. Если во время работы в этом температурном диапазоне у вас дома холодно, то нужно искать причину в самой системе. Повышать температуру нет смысла, это только сделает больше расход дров в пиролизнике.
Заключение
Газогенераторные установки, созданные 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.
