Sadržaj članka
- Koliko je moguće dugotrajno raditi
- Proizvodni materijal
- Veličina i snaga
- Sastavljanje dvokomornog ložišta
- Izmjenjivač topline za pirolizni kotao
- Dodatna oprema
Tehnički se smatraju najnapredniji kotlovi u kojima dolazi do potpunog izgaranja goriva s maksimalnom mogućom apsorpcijom oslobođene topline. Budući da su sheme ove vrste dostupne širokom krugu ljudi, pokušat ćemo smisliti kako samostalno proizvesti pirolizni kotao za velike porcije goriva.
Koliko je moguće dugotrajno raditi
Na otvorenom čak i djelomično vlažna drva za ogrjev izgaraju vrlo brzo – doslovno za 1–1,5 sati. Razlog svemu je slobodan pristup kisika – izostaje u zatvorenoj peći kotla, dio dolaznog kisika dozira se uz pomoć ventila za puhanje, a izgaranje je manje intenzivno.
Jedan od glavnih problema ove metode sagorijevanja organskog goriva bila je njegova sposobnost da “gori” čak i bez kisika. Pri visokim temperaturama dolazi do pirolize – toplinskog raspadanja krutog goriva u hlapljive plinovite spojeve. Za taj postupak kisik nije potreban, dovoljno je da oznaku zagrijete na 400–500 ° S. U tom se slučaju događaju kolosalni gubici kalorijske vrijednosti – zaostali prosip u dimnjak jednostavno se provodi energetski vrijedna komponenta ugljena ili ogrjevnog drveta, a nemaju vremena za potpuno izgaranje.
Kota za pirolizu na drva: 1 – puhalo; 2 – komora za punjenje goriva i uplinjavanje; 3 – izmjenjivač topline; 4 – komora za izgaranje; 5 – komora za izgaranje; 6 – dimnjak
U dizajnu svakog modernog kotla na kruto gorivo mora se osigurati dodatno dovod zraka za ispiranje nastalog plinova. U ovom se slučaju intenzitet i brzina sagorijevanja oznake reguliraju ne količinom isporučenog kisika, već temperaturom zagrijavanja goriva. Doista, ako zagrijete cijelu oznaku odjednom, tada se zapaljivi plinovi otpuštaju vrlo brzo i morat ćete zaboraviti na dugoročni rad kotla. Međutim, ako se kruto gorivo zagrijava u zasebnim dijelovima, moguće je njegovo postupno raspadanje u komori generatora i učinkovito potpuno izgaranje u drugom dijelu peći. U ovom slučaju protok plinova je obrnut, oni se kreću odozgo prema dnu pod djelovanjem potiska stvorenog izbacivanjem.
Dizajn piroliznog kotla za dugotrajno gorenje: 1 – piroliza na kruto gorivo; 2 – komora za izgaranje; 3 – donja vrata; 4 – sekundarno dovod zraka; 5 – dovod primarnog zraka; 6 – gornja utovarna vrata; 7 – komora za uplinjavanje; 8 – ispušni dim
Proizvodni materijal
Kotlovi za pirolizu karakteriziraju povišena temperatura radnog područja. Izgaranje se ne događa u komori za rasplinjavanje, međutim, povratni toplinski tok može zagrijati zidove na 500–600 ° S. Dno odjeljka za generiranje plina izloženo je najvećem temperaturnom učinku – to je taj dio koji dolazi u kontakt sa zapaljivim plinovima i doživljava ozbiljno termičko opterećenje. Preporuča se da dno komora za oznake bude izrađeno u obliku rešetke od lijevanog željeza ili posebnog vatrostalnog proizvoda s tankim prorezom ili više malih otvora.
Glavna poteškoća u neovisnoj proizvodnji kotlovske opreme leži u izboru odgovarajućeg čelika koji se može obraditi kod kuće bez posebne opreme. Najprikladniji u tom pogledu smatraju se čelici austenitske i austenitno-feritne klase s umjerenim sadržajem kroma i nikla. Primjeri razreda takvih čelika su 12X18H9T, 08X22H6T ili AISI 304.
Tehnologija zavarivanja takvih metala prepoznata je kao umjereno složena, ali ponovljiva u obrtničkim uvjetima pomoću lučnog zavarivanja s prekrivenim elektrodama bez zaštitnog medija. Glavni čimbenik koji pogoršava kvalitetu zavarene konstrukcije je stvaranje vrućih i hladnih pukotina zbog velike temperaturne razlike u relativno malom linearnom presjeku metalnog proizvoda..
Za uklanjanje negativnih čimbenika toplinskih učinaka koriste se sljedeće tehnološke metode:
- Rezanje dijelova glatkim dodavanjem alata za rezanje, što uklanja pregrijavanje rubova.
- Ograničavanje gustoće zavarivajuće struje za 20-25% u usporedbi sa čeličnim konstrukcijama, zavarivanje u mekim režimima.
- Ograničenje temperature lokvice, brzi višeprolazni šav bez bočnih vibracija.
- Ispravno rezanje spojenih rubova u skladu s GOST 5264 i njihovo čišćenje metalnom četkom.
- Podstava ispod šava metalnog hladnjaka, kovanje šava tijekom hlađenja.
I, naravno, treba izvršiti ispravan izbor sadržaja legirajućih dodataka u šipci elektrode kako bi se osigurao sadržaj ferita u strukturi zavarivanja veličine od 5 do 8%. Za uporabu se preporučuju elektrode marke TsT-15 i TsT-16, kao i posebne elektrode 6816 MoLC ili ROST 1913.
Nakon zavarivanja konstrukcija, preporučuje se njihovo prvo žarenje na temperaturi od najmanje 700 ° C u trajanju od 2,5 do 3 sata. Dovoljno je da se unutrašnjost zavarenog tijela utovari ugljenom i zapali gorivo, pružajući slabo prisilno puhanje. Prije žarenja preporučljivo je zavarivati šavove posebnom pastom koja odgovara stupnju čelika..
Veličina i snaga
Prije nego što nastavite s proizvodnjom piroliznog kotla, potrebno je izračunati dimenzije komora peći i dodatnih odjeljaka. Kao početni podatak uzima se potrebna snaga grijanja koja se određuje uzimajući u obzir učinkovitost kućnog kotla veličine od 75–80%. Kod kuće možete napraviti kotlove na kruto gorivo kapaciteta do 20-25 kW, učinkovitije jedinice zahtijevaju upotrebu toplinski otpornih čelika velike debljine, koje je teško zavariti kod kuće.
Snaga kotla i trajanje njegovog rada određuju se volumenom komore za rasplinjavanje. Ne uzimajući u obzir učinkovitost, kalorijska vrijednost najčešće vrste drva iznosi oko 4–5 tisuća kcal / kg, što otprilike odgovara 4–4,5 kWh toplinske snage. Ove vrijednosti primjenjive su samo za drvo sa sadržajem vlage koji ne prelazi 25%. Suština izračuna je jednostavna – odrediti potrebnu trenutačnu snagu i pomnožiti je sa brojem sati rada. Vrijedno je zapamtiti da pirolizni kotlovi, čak i savršenog dizajna, imaju maksimalno vrijeme rada ne više od jednog dana, a na vlastite proizvedene jedinice treba računati najviše 12-15 sati neprekidnog gorenja.
Volumen komore s oznakama utvrđuje se u iznosu od 2 litre za svaki kilogram ogrjevnog drva. Na dobivenu vrijednost trebate dodati oko 30%, jer se u kotlu za pirolizu koriste sjeckanice koje se ne mogu uskladiti. Veličina komore za izgaranje plinova mora biti najmanje 30-40% volumena komore za uplinjavanje. Najpovoljnija je struktura kotla, u kojoj su dvije komore smještene jedna iznad druge, imaju isti oblik, ali se razlikuju po visini..
Sastavljanje dvokomornog ložišta
Kao materijal za izradu zidova komore bolje je odabrati toplo valjani lim debljine najmanje 8 mm, u idealnom slučaju 10-12 mm. Što je metal deblji, to je teži postupak zavarivanja, no zajamčeno je da se konstrukcija izrađena od previše tankog čelika vodi i uvija u nepredvidivim smjerovima. Zbog toga među dijelovima iz kojih je sastavljen bojler ne bi trebalo biti malih elemenata s omjerom više od 2: 1.
Osnova dvokomornog ložišta je vanjska bočna stijenka. Zajedničke su obje komore i povezane su prednjim zidom u koji su napravljena dva pravokutna otvora za vrata. Donji otvor namijenjen je za servisiranje komore za izgaranje, njegova visina treba biti oko 120–150 mm, širina – najmanje 300 mm, otvor je smješten na rubu od 150 mm od donjeg ruba. Gornji otvor namijenjen je za punjenje komore za uplinjavanje, što je veća, to je bolje, otvor ne smije biti bliži 100 mm od vrha komore. Ložište je zatvoreno odozdo i odostraga čvrstim listovima koji su izrezani prema vanjskim dimenzijama komore za izgaranje, ali nisu zavareni dok montaža unutarnjih dijelova nije dovršena. Kotao je odozgo pokriven listom nominalnog presjeka.
Primjer dimenzija piroliznog kotla
Komore za uplinjavanje i izgaranje bit će odvojene čvrstom pločom, čija širina odgovara unutarnjoj udaljenosti zidova, a duljina je 400 mm manja. U stražnjem dijelu ploče vertikalno je zavaren jednodijelni pregrad koji razdvaja utovarnu komoru duž cijele visine, u sredini duž vodoravnog dijela urezan je otvor širine 50 mm i duljine 400–600 mm. Sklopljena pregrada u obliku slova L nije zavarena sve dok montaža izmjenjivača topline nije završena.
Izmjenjivač topline za pirolizni kotao
Najbolja konfiguracija za domaći izmjenjivač topline u kotlu za pirolizu bila bi vodena jakna za donju komoru i dimnjak. Ovo nije najučinkovitija vrsta, međutim, proizvodnja vlastitog izmjenjivača topline saća će uzrokovati neizbježne poteškoće bilo s pronalaženjem cijevi odgovarajućeg čelika, bilo sa zavarivanjem različitih dijelova..
Sastavljanje dijelova izmjenjivača topline vrši se u fazi kada su zavareni dno, prednja ploča i dvije bočne stijenke kotla. Pristup zavarivanju je omogućen sa stražnje strane kotla. Prvi korak je ugradnja gornje pregrade košulje. Ovo je pravokutna ploča duž unutarnje širine ložišta i 200 mm manja od dubine komore za izgaranje. Na stranama ploče uklonite dva pravokutna ulomaka širine 100 mm tako da u prednjem dijelu ploče ostanu dva izbočenja duljine 200 mm. Rezultirajući dio je zavaren na zidove, a prednja ploča se uklapa s donjim rubom otvora vrata komore za izgaranje. U ovom slučaju, rezovi na pregradi tvore kanale za cirkulaciju između donje zone i bočnih zidova izmjenjivača topline.
Unutarnji zidovi plašta izrađeni su duž ruba protočnih kanala, imaju visinu komore za izgaranje i susjedni su prednjoj ploči. Odozgo su prekrivene dvije trake širine 100 mm.
Duljina izmjenjivača topline ne doseže stražnji zid kotla oko 200 mm, a na približno istoj udaljenosti bočni kanali strše izvan pregrade u obliku slova L između komora. Kad se ugradi, preostaje samo oblikovati dvostruke zidove dimnjaka, izrezati njegov izlaz, popraviti stražnju stijenku kotla i urezati navojne cijevi za spajanje na cjevovod za grijanje. Povratni tok se reže u jednom od prednjih donjih uglova jakne, a dovod se siječe na bilo kojem najvišem mjestu jakne dimnjaka.
Imajte na umu da je komora za izgaranje sa svih strana omeđena vodenom jaknom, osim zaporišta s komoru za uplinjanje. To je potrebno za prijenos topline, što osigurava toplinsku razgradnju goriva. U ovom slučaju neće se ugrijati odjednom cijela oznaka, već samo njezini slojevi uz grijane zidove.
Dodatna oprema
Nažalost, pirolizni kotlovi nisu neisparljivi. Zbog obrnutog protoka plinova potreban je prisilni protok zraka. Kod modela do 15 kW realizira se s ventilatorom za puhanje, koji je montiran na donjim vratima. U ovom slučaju, punjenje tereta tijekom izgaranja je nemoguće..
Snažniji kotlovi opremljeni su ventilatorom i ventilatorom, koji je ugrađen na gornji zid tijela na izlazu iz kanala dimnjaka. Istodobno je isključen izgled obrnutog propuha, a vrata komore za rasplinjavanje mogu se otvoriti bez posljedica čak i tijekom izgaranja..
Posebnu pozornost treba posvetiti temperaturi rashladne tekućine unutar jakne. Nakon što kotao pređe u način rada, ne smije biti niži od 60 ° C kako bi se spriječilo stvaranje kondenzata. Taj se problem rješava ugradnjom automatske recirkulacijske jedinice koja miješa vodu iz dovoda u povrat. Također zahtijeva postavljanje sigurnosne skupine za zatvorene sustave grijanja i glavnu cirkulacijsku pumpu.
Imate li preporuku za pouzdanu marku piroliznog kotla koji je pogodan za dugo gorenje?