Горелка для пиролизного котла своими руками

Любые котлы, работающие на отработанном масле, функционируют по одному принципу. Внизу топки, находится масло, которое нагревают до момента появления пара. Легкие испарения стремятся подняться наверх, где смешиваются с воздухом и сгорают, при этом выделяя тепловую энергию. Она и идет на нагрев водяной рубашки, через стенки камеры сгорания.

Есть немаловажный нюанс – в отработанном масле всегда содержатся тяжелые металлы, различные присадки и другие элементы. Чтобы тепло не уходило в дымоход, необходимо соблюдение условия, чтобы температура внутри котла было около 600 °С. Только тогда, произойдет полное окисление всех элементов.

Существует три варианта котлов на отработке. Они представлены на рисунке ниже.

Выбор приемлемого варианта зависит от того, какие поставлены задачи для котла отопления.

Как работает газогенераторное оборудование с верхней загрузкой?

Дрова в пиролизном котле с верхней загрузкой сгорают так:

• Загруженная топка поджигается, пламя на естественной тяге нагревает топку до температуры в первичной камере 60 °C.
• Закрывается дверца, включается подача первичного воздуха. За несколько минут температура в очаге горения достигает 600 °C — оптимальный режим для разложения газов. Дрова тлеют при недостатке кислорода.

Фото 1. Загруженная дровами топка пиролизного котла, пламя нагревает ее при естественной тяге до 60 °C.

• Во вторичную камеру подаётся предварительно пропущенный через пламя первичной камеры воздух. Горячие газы смешиваются, получается смесь со стехиометрическим числом – оптимальным соотношением воздуха и горючего газа.
• Проходя через форсунку, смесь воспламеняется и горит с выделением большого количества тепла. Часть тепла расходуется на поддержание горения в первичной камере.
• Тепло улавливается системой теплообменников, выделяемый углекислый газ удаляется через дымоход.

Как сделать своими руками

Чтобы сконструировать пиролизный котёл своими руками прежде всего нужно сделать необходимые расчёты и затем на их основании чертёж.

Чертёж можно заказать и у специальной фирмы, которая занимается разработкой чертежей. Даже в этом случае пиролизный котёл обойдется, так примерно, долларов на 2 000 меньше, чем купить.

Если есть навыки и уверенность в своих силах можно попробовать сделать его самостоятельно.

В соответствии с разработанными чертежами, есть возможность рассчитать необходимое количество материала для агрегата. И вполне реально сконструировать пиролизный котёл в собственном гараже.

Для работы понадобятся следующие инструменты:

• электрическая дрель;
• сварочный аппарат (желательно модель постоянного тока);
• желателен плазморез или электролобзик;
• несколько упаковок (около 5 шт) электродов;
• болгарка;
• несколько шлифовальных кругов на 125 мм;
• отрезные круги на 230 мм.

Из материалов:

• Металлические листы не меньше 5 мм толщиной, а также на 3 мм. Помните, что дешёвая сталь быстро прогорит, так как температура пиролиза не ниже 1100 0 С. Ремонт будет сложным и дорогостоящим, а иногда и невозможным. Здесь нужна качественная сталь не меньше 5 мм. Для внешнего кожуха подойдет и 3 мм.
• Набор труб различного диаметра, их количество должно быть рассчитано, согласно чертежам.
• Набор профтруб 2 мм.
• Несколько полос стали разной ширины и толщины.
• Вентилятор.
• Термодатчик.

Ретортная горелка

Работа горелки может ухудшаться в результате образования древесной пыли, количество которой зависит от длины шнека.

Такие устройства нуждаются в тонкой настройке, поэтому в промышленности не применяются. Для работы с подобными приспособлениями используется пеллетный камин или специальный пиролизный котел. Топливо в таких устройствах сгорает в чашке при подаче воздуха снизу, а пеллеты загружаются сверху.

Отличие пиролизных котлов от устройств с прямым горением заключается в выработке пиролизного газа. В таких агрегатах предусмотрены две отдельных камеры, между которыми устанавливается керамическая форсунка.

Нижний слой дров в одной камере постепенно тлеет, и таким образом создается пиролизный газ. Интенсивность его выделения можно регулировать двумя вентиляторами. Газ через форсунку проходит в нижнюю камеру и сгорает там.

Конструкция и чертежи отопителя

Мастера, занимающиеся изготовлением котлов на отработанном масле, применяют на практике 3 способа сжигания отработки:

• поверхностное горение с пиролизным дожиганием в перфорированной трубе и вторичной камере;
• использование горелок Бабингтона и других самодельных конструкций;
• сжигание в пламенной чаше, подача топлива организована капельным методом, воздух нагнетается принудительно.

Способы сжигания отработанных масел в самодельных обогревателях – пиролизное горение, пламенная чаша, горелочное устройство Бабингтона

Первый вариант реализован в знаменитой гаражной печке, состоящей из 2 камер, соединенных вертикальной перфорированной трубой. Второй метод мы подробно описали в соответствующей публикации – изготавливается горелка Бабингтона и встраивается внутрь корпуса стального котла, ранее работавшего на дровах.

Мы предлагаем остановиться на третьем варианте – печи-капельнице, переделав ее в двухоборотный (правильное название — двухходовой) водяной котел. Ниже на чертеже представлена базовая версия данной печки, изготовленная из трубы Ø219 мм. Почему новичкам рекомендуется взять за основу капельный принцип работы отопительного агрегата:

1. Устройство масляных горелок довольно сложное. Для сборки требуется некоторый опыт и финансовые вложения (например, для «Бабингтона» придется купить компрессор).
2. Отопители поверхностного горения пожароопасны (стреляют пламенем при попадании воды в топливо). Оснастить чудо-печку водяной рубашкой – задача непростая.
3. Расход топлива при поверхностном сжигании непомерно велик – до 2 литров отработки за 1 час.
4. По отзывам на форумах, капельницы надежны и способны работать без автоматики (правда, хозяину придется уделять котлу некоторое время, чтобы приноровиться к ручному управлению). Агрегат относительно прост в изготовлении.

Печь-капельница — прототип двухходового водогрейного котла для сжигания жидких видов топлива

Примечание. Как самостоятельно сделать капельную печку на отработанном масле, мы подробно рассмотрели в отдельной пошаговой инструкции. Если вас интересуют другие разновидности самодельных обогревателей на жидком топливе, пройдите на авторитетный тематический форум termoportal.ru.

Схема жидкотопливного котла

Представленную на чертеже схему капельницы нужно переделать, поскольку вместе с жаротрубным теплообменником конструкция не поместится внутрь газового баллона — придется искать большую трубу диаметром 400 мм. Габариты теплогенератора можно уменьшить без потери мощности (15—20 кВт) следующим образом:

• дожигатель смастерить из трубы DN40, изменив количество и диаметр отверстий (точнее указано на чертеже);
• для камеры сгорания возьмите трубу DN150;
• водяную рубашку сварите из двух газовых баллонов из-под пропана;
• теплообменник – минимум 8 жаровых труб Ø32 мм;
• размер чаши – по камере сгорания (DN150);
• высота от края дожигателя до дна чаши – 6.5—7 см.

Как устроен двухоборотный котел, действующий на отработанном масле, показано на чертеже. Отличие от простой капельницы заключается в жаротрубном теплообменнике, размещенном между стенками камеры сгорания и наружной обшивкой. Соответственно, патрубок дымохода переместился в нижнюю зону корпуса.

Для справки. Котел называется двухходовым, поскольку продукты горения делают 2 оборота по трубам и дважды меняют направление движения, прежде чем уйти в дымоход. Существуют и трехходовые версии теплогенераторов с верхним дымоходным патрубком.

Принцип работы агрегата

Этот раздел предназначен для новичков, кому раньше не приходилось заниматься отопительным оборудованием на жидком топливе – отработке либо солярке. Представленный на чертеже котел работает по следующей схеме:

1. По трубке, проходящей внутри дожигателя, течет отработанное автомобильное масло. Способ подачи – самотеком или с помощью насоса.
2. Воздух в зону горения нагнетается электрическим вентилятором.
3. Капли масла, падающие на дно раскаленной чаши, испаряются и сразу воспламеняются. Дожигание поднимающихся масляных паров происходит напротив всех отверстий, просверленных в центральной трубе.

Схема сжигания отработанного масла в котле и движения дымовых газов через огнетрубный теплообменник

В зависимости от качества топлива и режима работы чистка теплогенератора производится 1 раз в 3—7 дней. Основная масса сажи скапливается в чаше, которая легко вынимается через специальный люк. Как функционирует капельный котел на отработанном масле, сделанный своими руками, расскажет один из мастеров в очередном видео:

Топка пиролизного котла

Предусмотренная конструкцией самодельного пиролизного котла топка может использоваться для утилизации резины и полимеров, что не приведет к загрязнению атмосферы.

Какими бы качественными ни были дрова, все же во время их горения максимально возможная температура оказывается существенно ниже той, которую можно поддерживать при сжигании древесного газа.

Немаловажно и то, что потребность во вторичном воздухе для создания условий для горения газа существенно меньше. Это позволяет добиваться повышенной температуры, в результате чего горение становится более эффективным и продолжительным. Также во время сжигания пиролизного газа не приходится решать серьезных проблем, чтобы контролировать этот процесс.

Принцип работы пиролизного котла

Применительно к отопительным котлам пиролизом называется горение топлива при недостаточном количестве кислорода. При этом топливо выделяет большое количество газов, практически все из них горючие. Эти газы направляются в специальную камеру сгорания и дожига, куда подается вторичный воздух. Газовоздушная смесь вспыхивает, выделяя большое количество тепла. Тепловой энергии выделяется намного больше, чем можно извлечь при обычном горении дров или угля. Дело в том, что многие из образовавшихся при горении топлива летучих веществ, имеют очень высокую температуру сгорания. В результате, из того же количества топлива, пиролизные котлы извлекают больше тепла.

Из-за особенностей процесса горения (выделения большого количества газов) такие установки называют еще газогенераторными котлами.

Конструктивная особенность пиролизных котлов — топка, состоящая из двух камер. В одну закладывается топливо (часто это верхняя часть топки), в ней же происходит выделение газов, и потому эта часть называется камерой газогенарации. Через неширокую горловину газы попадают во вторую камеру — дожига. Тут перемешиваются с вторичным воздухом, вспыхивают и сгорают практически без остатка.

Пиролизный котел с нижней камерой дожига

В среднем КПД пиролизников — выше 85%. Есть модели, способные выдавать 92% и даже немного больше. Но данные показатели возможны только и исключительно при использовании сухого топлива. Его влажность должна быть 5-8%. При 40% содержании влаги горение может полностью затухнуть, а при 20% просто буде неэффективным. И это — один из главных недостатков этой технологии: дрова и уголь приходится предварительно сушить, например, сделав площадку возле дымовой трубы. Просто дрова, просушенные в дровнике не пойдут, как и уголь, взятый из кучи на улице.

В видео продемонстрирован котел, в котором камера дожига находится вверху. Хотя котлы такого типа имеют более простое строение (образовавшиеся газы сами поднимаются вверх), самодельщики предпочитают камеру с нижним располодением камеры дожига (как на фото выше).

Подготовка материалов

Для изготовления твердотопливных котлов лучше всего применять металл с низким содержанием углерода – Ст 3, Ст 10, Ст 20. Дело в том, что сваривать высокоуглеродистую сталь марки Ст 25 и выше – дело неблагодарное, поскольку швы часто лопаются. Да и по цене такой материал обойдется дороже.

Чтобы изготовить пиролизный котел своими руками, необходимо приобрести следующие виды металлопроката:

• сталь листовая толщиной от 4 до 5 мм нужна для сваривания топливника и камеры дожигания;
• то же, толщиной 3 мм – для водяной рубашки;
• профильные трубы сечением 80 х 40 х 2 и 60 х 30 х 2 мм пойдут на изготовление воздушных каналов;
• шамотный кирпич для обкладывания топливника и формирования сопла;
• из труб диаметром 159 х 4 и 57 х 3 мм делается патрубок дымохода, теплообменник и штуцеры для подключения к водяному отоплению;
• полоса стальная 20 х 3 мм;
• для обшивки понадобится базальтовая вата плотностью от 60 кг/м³ и толщиной 2 см, а также тонкий металл с полимерным покрытием;
• блок автоматики с вентилятором и датчиком температуры (недорогой и надежный – польского производства KG Elektronik).

Совет. Форсунка – слабое место газогенераторного отопителя, периодически она прогорает и нуждается в замене. Поэтому сопла для котлов Blago, Atmos и им подобных имеются в продаже. Вы можете купить и приспособить готовое изделие на самодельный отопительный агрегат и не возиться с шамотным кирпичом.

Изготовление теплогенератора с верхним горением значительно упростится, если сделать топливник из старого газового баллона со стенками 4—5 мм. Тогда вам останется заготовить металл для водяной рубашки, воздушную трубу Ø57 мм и лист толщиной 1 см для дискового груза. Патрубки водяного отопления делаются из обрезков трубы Ø32—40 мм, дымохода – 159 мм. Также возьмите арматуру диаметром 2 см или уголки 40 х 40 на сборку колосниковой решетки.

Котельная установка верхнего горения

Настройка горелки + ее сервисное обслуживание

Настройкой дизельной горелки должны заниматься специалисты, которые ее устанавливали. Именно они должны настроить ее на конкретный вид горючего. Однако во время эксплуатации горелки также требуют внимания. Их составляющие испытывают сильные перепады температур, засорения топливных трактов (от плохого качества солярки), что в дальнейшем приводит к поломке, выводит из строя оборудование. Поэтому, для продолжения срока эксплуатации, а также во избежание поломок горелок на дизеле, следует время от времени делать профилактическое обслуживание.

Рекомендуется! Проводить сервисное обслуживание дизельных горелок перед наступлением сезона отопления!

В сервисное обслуживание входит:

1. Оптимизация настройки режимов горения;
2. Чистка составляющих горелки;
3. Замена изношенных частей горелки;
4. Чистка или замена фильтров;
5. Анализ переработанных продуктов.

Итак, теперь разберемся, как проводится настройка дизельной горелки:

После того как установлена горелка, ее необходимо настроить. Все что касается настроек горелки, все требования и правила, Вы сможете найти в ее паспорте.

Итак, на примере дизельн.горелки Lamborghini ECO3r, расскажем Вам, как настроить ее самостоятельно. Данная настройка состоит из нескольких шагов:

1).Подготовка инструментов и оборудования (манометра, газоанализатора, теста для замеров сажи, насоса для топлива, монтажного инструмента).

2).Далее снимаем крышку горелки.

3).Затем подключаем ниппель для подключки шлангов для топлива, учитывая, чтобы фаска была снаружи. Важно! Для лучшей герметичности необходимо использовать алюминиевые прокладки.

4).Подключаем шланги к насосу для топлива.

5).Теперь отсоединяем переднюю панель от корпуса с соплом.

6).Подбираем форсунку с учетом мощности котла. Основные ее характеристики: угол, интенсивность распыления, номинальный расход. При качественной работе форсунки должно образовываться «топливное облако», которое равномерно распределяется по камере сгорания.

7).Снимаем дефлектор для установления форсунки.

9).Подключаем горелку к электросети.

10).Теперь устанавливаем электрод розжига таким образом, чтобы искра оказалась вплотную к выходу топлива из форсунки.

11).Выставляем требуемое давление от 9 бар до 14 бар на электромагнитном клапане, при помощи манометра и винта для настройки.

12).Наконец-то пришло время закачивать горючее в горелку, сначала производим пробный пуск.

П оказания топочного автомата показывают состояние горелки. При аварии – красный цвет, при прогревании – желтый, при норме – зеленый.

13).При установке горелки на котел следует отрегулировать воздух таким образом, чтобы качество продуктов сгорания совпадали с такими значениями: CO до 200ppm; 02 от 3,5 ppm до 5,5ppm; СО2 от 11,5 ppm до 13,5ppm.

14).С помощью диффузора (его перемещения) осуществляется тонкая настройка горелки. Другими словами, увеличивается эффективность работы горелки при помощи регулирования силы подачи вторичного воздуха, а также настройки формы пламени.

А вот еще один видео-пример настройки горелки Lamborghini, только не ECO3R, а ECO5R:

Для того чтобы дизельная горелка нормально смогла функционировать, а также для вовремя найденных изъянов следует не забывать о ее профилактике. При постоянном использовании котла, профилактика производится 1 раз в полгода, в случае сезонной эксплуатации ее необходимо делать 1 раз в год.