Конструкция пиролизной печи непростая. При изготовлении своими руками важно не только выдержать габариты, не менее важны пропорции элементов и узлов. Простое условие - использовать исключительно сухое топливо - не так уж просто реализовать. Но это требование - основное для корректной работы пиролизной печки, поскольку эксплуатация данного агрегата на влажном топливе смысла не имеет. Пиролизная печка не зря имеет еще одно название - углевыжигательная. Требований к конструкции много, и необходимо учесть каждое.
Принцип действия пиролизных печек сложный, основан на нескольких теплотехнических процессах, которые реализуются одновременно и связаны между собой. КПД пиролизных печей высокий - от 90%, на такое не способна ни одна твердотопливная печь.
Кратко о пиролизе: это процесс разложения топлива на твердую и газообразную фазу под действием высоких температур при дефиците кислорода без дополнительных реагентов. Образующийся газ - генераторный, или пиролизный - при смешивании с воздухом сгорает с огромным тепловыделением. Таким образом, выделение тепла удваивается. Отходы от сжигания топлива при этом минимальны: небольшое количество тончайшего зольного остатка.
Основной химический элемент, который поддерживает горение - это кислород, содержащийся в воздухе. При дозированном недостатке кислорода горение переходит в другой процесс - тлеющий. Тепла при этом выделяется достаточно для обогрева помещения, а результаты пиролиза - генераторные газы - выводятся в специальный отсек, где организован приток воздуха, и сжигаются с выделением значительного количества тепловой энергии.
Основные плюсы пиролизных печей:
- Высокий КПД - от 90% и более.
- Экономичность по топливу - одной закладки достаточно на 12-24 часа.
- Современные модели пиропечей заводского производства работают на одной топливной закладке более 48 часов.
- Минимум участия человека, упрощенная эксплуатация. Исключаются ночные дежурства.
- С точки зрения экологии - чем меньше продуктов горения уходит в атмосферу, тем лучше. Пиролизная печь дает минимум угарного газа и твердых дымовых частиц. Практически весь СО сгорает.
- При наличии грамотных чертежей для изготовления пиропечки своими руками и качественного точного исполнения реально получить агрегат, работающий с практически полным сжиганием сухого топлива. Золы и сажи крайне мало, все сгорает без остатка, и в чистках печи и дымохода необходимости нет.
- Можно использовать дешевое топливо - высушенные отходы деревообработки, легкую растительную биомассу, листву, ветки, солому и пр.
Минусы пиролизных печек при изготовлении своими руками:
- Габариты печки значительные
- Сборка намного сложнее, чем в случае обычного водогрейного котла или буржуйки
- Требуется только сухое топливо. Если применять горючее с влажностью более 20%, то пиролизный процесс не будет проходить правильно и в полной мере; а возможно, перейдет в сушку с выделение пара и смолы с сажей, оседающих на стенках топливного отсека и дымохода, а затем - в обычное быстрое горение «синим пламенем».
Устройство и работа самодельной пиропечки
Принципиальных отличий в работе пиролизных печей разных конструкций нет - топливная закладка тлеет в топливном отсеке, при регулируемом поступлении воздуха - чтобы процесс не прекращался, и не больше. Генераторные газы должны уходить вниз, поскольку топка конструкционно выше отсека, где эти газы должны скапливаться. Данное расположение - классическое, но в самодельных пиропечках расположение камер дожига и топочную камеру меняют местами, для снижения сложности сборки.
Чтобы пиролизный газ мог уйти из топочного отсека в каналы, расположенные во внутреннем пространстве между стенами печи и топки, требуется избыточное давление. Для создания этого давления в топочный отсек подают первичный воздух. Вторичный воздух подают в отсек, куда опускаются пиролизные газы, поскольку без воздуха они гореть не будут. Воздушно-газовая смесь, которая образуется в результате смешивания пиролизного газа и вторичного воздуха, является горючей смесью. Но пропорция газа и вторичного воздуха должна быть точной, иначе смеси при сжигании не отдаст всю энергию, а отходы в виде копоти будут. Заключительный этап - выведение продуктов горения через дымоход на улицу.
Для изготовления пиролизной печки важно, чтобы металл выдерживал высокие температуры длительное время. Минимальная толщина жаропрочной легированной стали - 8 мм. Возможно изготовление пиропечек из бывших в употреблении газовых баллонов, поскольку они толстостенные, цельные и подходят по габаритам. Но форма баллона определяет несколько другое взаимное расположение топки и камеры дожига пиролизного газа - газ сгорает в верхнем уровне баллона. Такое перераспределение отделов дает упрощение сборки печки из баллона. Не обязательно располагать камеру дожига в верхнем или нижнем ярусе, возможно и боковое расположение. Главным условием пиролизного процесса является разложение горючего и отведение газа от твердой фазы, а место, где газ будет сожжен, не так важно. Что касается тлеющего процесса, то он может проходить как в нижнем уровне топливной закладки, так и в верхнем. поджигают топливо в зависимости от расположения отсека - или снизу, или с верху.
Каналов, в которые отводятся из топливной камеры генераторные газы, должно быть не один, а несколько. В каналах газ насыщается кислородом, и количество каналов назначается в зависимости от объема получаемых пиролизных газов. Топливная закладка всегда одного объема.
Изготовление пиролизной печки из газового баллона
- Во внутреннем пространстве баллона требуется установить перегородки для отделения камеры сжигания пиролизного газа, количество - по выбранному чертежу печки. Используют листовую сталь. Диаметр вырезанных кругов должен соответствовать диаметру внутри баллона. В кругах вырезают сегменты - менее, чем половина круга.
- Детали перегородок устанавливают внутри баллона, закрепляя к внутренним поверхностям на сварке. В готовой конструкции ориентация перегородок должна быть точной - все сегментные вырезы должны с точным смещением находиться один над другим, образуя многоступенчатую камеру-змеевик. По этому змеевику генераторный газ будет проходить в направлении дымохода, смешиваться с воздухом и догорать с полным выделением тепла.
- В первом отсеке-этаже камеры сжигания газа необходимо высверлить небольшие отверстия диаметром 4-5 мм, сверлом по металлу.
- Последний отсек змеевика подсоединяют к патрубку, от которого пойдет дымоход. Приваривают патрубок с боковой или с верхней стороны баллона, к предварительно вырезанному отверстию.
- Топочный отсек формируют, устраивая прямоугольный вырез для дверцы, необходимой для закладки горючего. Дверца должна обеспечить герметичное закрывание топки, для этого нужно, чтобы она точно прилегала к стенке печки.
- Колосниковую решетку возможно выполнить из арматурных стержней, или из листовой стали, засверлив отверстия.
- Под дверцей топочного отдела просверливают отверстия, через которые в камеру будет подаваться первичный воздух.
В данной конструкции топливная закладка поджигается с верху, а воздух проникает в область тления сквозь уложенные топливные брикеты. Количество воздуха незначительно, а топливо не сможет гореть пламенем, возможен только тлеющий процесс. Можно применять в пиролизных печках не только покупные брикеты или гранулированное пеллетное топливо. Используют также мелкофракционный уголь, опилки и стружку, мелкорубленную солому, листья или стебли, желательно после прессования. Главное, чтобы топливо имело влажность не выше 20%.
Упрощенную конструкцию пиролизной печки можно сделать с тросовым распределителем воздуха или прессом. Загружают такую печь свыше, чем половина объема. В качестве пресса служит стальной круг, усиленный деталями из швеллера. Посредством пресса прижимают топливную закладку, не позволяя ей разгораться. Швеллеры образуют постоянный зазор от стенок пресса и верхом топливной закладки. В процессе уменьшения количества топлива при медленном тлеющем сжигании пресс опускается. Каналы для прохода пиролизного газа в область сжигания в данном варианте будут образованы зазором между внешней окружностью пресса и стенкой баллона. Закладка топлива в подобную конструкцию может обеспечить длительное горение - до десяти часов, смотря по полученному объему топливного отсека.