Doe-het-zelf pyrolyse-ketel: apparaat, diagrammen, werkingsprincipe

De term ‘pyrolyse’ verwijst naar een proces waarbij de langzame verbranding van vaste brandstof plaatsvindt om een ​​gasvormig medium te produceren.Ondanks de 'professoriële' naam van de constructie, is het relatief eenvoudig om met je eigen handen een pyrolyse-ketel te maken, en zelfgemaakte producten zijn in de praktijk vrij gebruikelijk.

De verklaring hiervoor is simpel: een houtgestookte gasgeneratorketel is gemakkelijker te onderhouden, vaak efficiënter en zuiniger dan andere soortgelijke apparatuur. Laten we samen uitzoeken hoe dergelijke apparatuur werkt en wat er nodig is om het te maken.

Werkingsprincipe van pyrolyseketels

Ketels voor verwarmingssystemen, waarbij naast de klassiekers vaste brandbare materialen als brandstof worden gebruikt, behoren ook tot pyrolysestructuren. Ze worden meestal gasgeneratorketels genoemd.

Om het werkingsprincipe van een pyrolyseketel voor thuisgebruik beter te begrijpen, is het logisch om het ontwerp van dergelijke apparatuur zorgvuldig te overwegen. Laten we beginnen met de kenmerken van de vuurhaard als het belangrijkste onderdeel van de verwarmingsstructuur. In wezen is het werkgebied van de brandstofkamer van pyrolyseketels verdeeld in twee afzonderlijke kamers.

Doorsnedeontwerp van een pyrolyseketel: 1 – laadkamer (passief), waar het pyrolyseproces (onvolledige verbranding) plaatsvindt; 2 – gasverbrandingskamer (actief) gevormd tijdens pyrolyse

Een van deze kamers is gevuld met vaste brandstof: brandhout, pellets, briketten, enz. Daar begint het primaire proces van de verbranding van vaste brandstoffen met een beperkte luchttoevoer. In deze toestand brandt de brandstof niet, maar smeult deze.De gassen die vrijkomen bij langzame verbranding komen een ander deel van de kamer binnen - het actieve deel, waar ze, bij een verhoogde luchttoevoer, intensief opbranden.

Technisch gezien is een dergelijk verbrandingsproces op een eenvoudige manier geïmplementeerd. De subregio's van de gemeenschappelijke kamer worden eenvoudigweg gescheiden door een rooster en een mondstuk. Het bovenste deel van de kamer is een passieve vuurhaard, het onderste deel van de kamer is een actieve vuurhaard. In dit geval moet rekening worden gehouden met het ontwerpkenmerk: de bovenste luchttoevoer naar de brandstofkamer (bovenste explosie).

Dit is eigenlijk wat het ontwerp van een gasgeneratorketel onderscheidt van het klassieke ontwerp met één kamer, waarbij bodemtoevoer wordt gebruikt.

Het klassieke ontwerp van een luchtpomp (vaak ventilator genoemd, maar technisch gezien is dit een verkeerde benaming), die wordt gebruikt in het pyrolyse-ketelcircuit. Dit is een belangrijk onderdeel dat de efficiëntie van de apparatuur garandeert.

Technologisch gezien is de organisatie van geforceerde trek ook een kenmerkend kenmerk van het ontwerp van pyrolyseketels. Het ontwerp van de tweetraps vuurhaard heeft een verhoogde aerodynamische weerstand. Daarom is er geen manier om te doen zonder een luchtpomp te installeren.

Hoe functioneert een ketel in de praktijk?

Het is handig om de praktische toepassing van de apparatuur in een stapsgewijs proces te bekijken:

1. Brandhout laden - plaats het bovenste gedeelte van de kamer op het rooster.
2. Ontsteek de brandstof en start de rookpomp.
3. Vorming van houtgas bij een temperatuur van 250-850 °C.
4. Overgang van houtgas naar het onderste gedeelte van de vuurhaard.
5. Verbranding van houtgas met extra luchttoevoer.

Vervolgens wordt de warmte die wordt verkregen in het onderste gedeelte van de brandstofkamer gebruikt om het koelmiddel te verwarmen. Het koelmiddel kan water of lucht zijn.

1 – actieve camera; 2 – waterinlaat; 3 – secundaire lucht; 4 – schoorsteen; 5 – uitlaatpijp; 6 – gasklep; 7 – waterafvoer; 8, 9 – sensoren; 10 – thermostaat; 11 – passieve kamerdeur; 12 – primaire lucht; 13 – passieve kamer; 14 – luchtpomp; 15 – warmtewisselaarcircuit; 16 – mondstuk; 17 – actieve kamerdeur

Als je aandacht besteedt aan alle bestaande ontwerpen van huishoudelijke ketels die op vaste brandstof werken, is het belangrijkste alternatief voor een pyrolyseketel het ontwerp van een traditioneel ontwerp.

Dit is een vergelijkbare versie van een houtgestookte ketel, waarbij er één onverdeelde vuurhaard is en het principe van een lagere luchttoevoer naar de verbrandingskamer werkt. Maar een dergelijk systeem wordt als minder efficiënt en oneconomisch beschouwd vanwege de snelle verbranding van brandstof.

Een pyrolyseketel kan bij 100% belasting een rendement leveren van 85-95%. Het rendement daalt echter sterk als de belasting minder dan 50% bedraagt. Daarom adviseren fabrikanten van pyrolyseapparatuur dat gebruikers de apparatuur op maximale belasting gebruiken.

Een soortgelijke aanpak geldt ook voor zelfgemaakte constructies, op voorwaarde dat ze volledig voldoen aan het klassieke pyrolyseschema en de operationele vereisten.

Voor “pyrolyse” zijn de operationele vereisten vrij streng:

• verplichte uitrusting met een luchtpomp;
• het toegestane brandstofvochtgehalte is niet hoger dan 25-35%;
• de belasting van de apparatuur is niet lager dan 50%;
• de retourkoelvloeistoftemperatuur is niet lager dan 60 °C;
• alleen laden met grote brandstofarrays.

Er moet ook worden opgemerkt dat het duur is pyrolyse systemen industriële productie. Dit is waarschijnlijk de reden waarom de doe-het-zelf-optie zo populair is.

Zelfgemaakte pyrolyseketel

Wanneer u dergelijke verwarmingsapparatuur met uw eigen handen maakt, wordt in de regel het populaire Belyaev-schema als basis genomen. Dit wil niet zeggen dat dit een eenvoudige oplossing is waarmee je zonder problemen een kachel kunt maken. Maar misschien een van die oplossingen die echt kunnen worden geïmplementeerd.

Driedimensionaal diagram van een pyrolyseketel voor doe-het-zelfproductie. Dit is een van de eenvoudige circuitvariaties die u thuis zelfstandig kunt uitvoeren.

Om apparatuur volgens dit schema te produceren, heeft de meester het volgende nodig:

• metalen buis (d = 32; 57; 159 mm);
• profielbuis (s = 60x30; 80x40; 20x20 mm);
• stalen strip (20x4; 30x4; 80x5 mm);
• vuurvaste baksteen;
• een metalen plaat;
• luchtpomp;
• temperatuursensor.

Je hebt ook een volledige set loodgietersgereedschap nodig, plus een lasapparaat (en lasvaardighedenrespectievelijk). Het werk om met uw eigen handen een pyrolyseketel te maken, is duidelijk niet iets dat u alleen kunt doen. Er is minimaal één assistent nodig.

Allereerst is het, in overeenstemming met het gekozen schema, noodzakelijk om de plaatdelen van de constructie voor te bereiden. Het wordt aanbevolen om plaatpanelen voor te bereiden door ze op maat te snijden met behulp van professionele precisieapparatuur.

Het gebruik van handgereedschap zoals “slijpmachines” voor het snijden vereist ook enige werkvaardigheden naleving van de veiligheidsvoorschriften tijdens bedrijf, maar garandeert geen snijnauwkeurigheid, wat vervolgens de kwaliteit van het lassen beïnvloedt. Met dit punt moet rekening worden gehouden. Een redelijke oplossing voor het snijden van metalen platen is om dit bij een mechanische werkplaats te bestellen.

Assemblage van interne onderdelen van apparatuur

Het is noodzakelijk om een ​​​​brandstofkamer te maken uit één deel van metalen platen.Om dit te doen, wordt een materiaal dat in overeenstemming is met de circuitparameters verbonden en gelast. Het resultaat zou een tweekamerstructuur moeten zijn, die moet worden aangevuld met luchtkanalen.

Deze elementen van de brandstofkamer zijn gemaakt van een metalen kanaal of voor de productie wordt een profielpijp gebruikt. Gaten worden over het gehele oppervlak van de voorzijde van het luchtkanaal geboord.

Luchtkanalen in de verbrandingskamer. Via deze kanalen wordt lucht aangevoerd met behulp van een luchtpomp. Om de luchtstroom gelijkmatig over de gehele lengte van het kanaal te verdelen, worden gaten geboord

Onder het niveau, in het gebied van de actieve verbrandingskamer, is op de muur gelegen over de luchtkanalen een metalen buis (secundaire luchttoevoer) ingebed. Vervolgens begint het werk met de leidingen, aangezien de beurt aan het monteren van de buisvormige warmtewisselaar is aangebroken.

Dit deel van het pyrolysesysteem is gemaakt van metalen buizen d=57 mm:

1. Neem twee metalen platen, afhankelijk van de grootte van de tekening, en maak markeringen.
2. Op basis van de markeringen voor de locatie van de buizen worden gaten d = 60 mm in de plaat uitgesneden.
3. Leidingen d=57 mm worden op lengte gezaagd.
4. De uiteinden van de buizen worden in de gaten van één plaat gestoken en gebroeid.
5. Herhaal de handeling met een ander vel.

De uitgang moet een afgewerkte warmtewisselaar zijn, die is bevestigd aan het ketellichaam waar het diagram aangeeft.

Een voorbeeld van het maken van een warmtewisselaar uit twee op maat gesneden staalplaten en buizen. Dit vereist laswerk van hoge kwaliteit, zodat er in de toekomst geen problemen zijn bij het bedienen van de ketel.

Naast de warmtewisselaar (op het bovenste niveau) is een smoorklep geïnstalleerd. Dit onderdeel is voorzien van een handvat en is eveneens aan de structuur gelast.Het eindgedeelte van het gasklephuis is bedekt met een stuk plaat met een pijp voor de schoorsteen.

Vervolgens hoeft alleen nog het voorpaneel van de brandstofkamer te worden gelast met ramen voor de deuren onder elk van de twee secties en een module voor de luchtpomp.

Geïnstalleerde warmtewisselaar en onderdeel van het smoorklepontwerp. Variant van het verstelmechanisme in de vorm van een handmatige hendel met de mogelijkheid om de demper in elke positie te fixeren

Voordat het voorpaneel wordt geïnstalleerd, moet de binnenkant van de verbrandingskamers worden versterkt met vuurvaste stenen. Dit materiaal wordt op maat gesneden, deels onder een hoek. De steen wordt geslepen en aangepast aan de plaats waar hij gelegd wordt.

Beide werkgedeelten van de brandstofkamer van de ketel zijn behandeld met vuurvaste stenen. Tegelijkertijd zijn de gebieden van de dempers van de luchtuitlaat- (toevoer) buizen zorgvuldig bekleed. Na het leggen van de steen wordt het voorpaneel geïnstalleerd.

Een voorbeeld van het leggen van vuurvaste stenen aan de binnenkant van een brandstofkamer. De bakstenen bekleding beschermt de wanden van de pyrolyse-ketelkamer tegen mogelijke doorbranding tijdens langdurig gebruik

In feite kan de hoofdassemblage van de pyrolyseketel in dit stadium als voltooid worden beschouwd. De geassembleerde structuur moet worden verwerkt - verwijder de schaal van het lassen, maak de lassen schoon, maak recht als er ergens kleine onregelmatigheden zijn.

De volgende fase is het omsluiten van de geassembleerde structuur in een afgesloten behuizing. Dit deel van de constructie is ook gemaakt van metalen platen. Krimpen is echter eerst vereist.

Testen en eindmontage van de constructie

De gemonteerde structuur moet worden getest. Verplichte acties - controleer de dichtheid van het gedeelte van de ketel waar de koelvloeistof moet circuleren.Om een ​​druktest van de warmtewisselaar uit te voeren, worden tijdelijk pluggen geïnstalleerd op de koelvloeistoftoevoer- en retourleidingen.

Vervolgens wordt de warmtewisselaar gevuld met water. Het is raadzaam om warm water uit het verwarmingsnetwerk of de warmwatervoorziening te gebruiken om de lasnaden te kunnen controleren onder omstandigheden van thermische uitzetting van het metaal.

Het voorste deel van de bijna voltooide structuur met uitlaatpijpen voor luchttoevoer in de werkkamers. De ramen van de brandstofkamersecties hebben nog geen deuren. Deze structuur zal worden omhuld met rompplaten

Op voorwaarde dat er geen lekken zijn aan de naden van de warmtewisselaar, wordt het water afgevoerd en beginnen ze de structuur van de pyrolyseketel te omlijsten met externe metalen panelen. Ook in dit stadium worden de deuren van de ramen van de verbrandingskamersecties vervaardigd en opgehangen.

De deuren van een pyrolyse-eenheid vereisen een ontwerp dat rekening houdt met bedrijfsomstandigheden bij hoge temperaturen. Daarom worden deze structurele elementen meestal gemaakt (of kant-en-klaar gebruikt) van gietijzer met extra temperatuurversterking met vuurvaste stenen.

Een voorbeeld van het deurontwerp van een van de secties van de brandstofkamer van een pyrolyseketel. Om de bescherming tegen de gevolgen van hoge temperaturen tijdens het verbrandingsproces te verbeteren, worden naast metaal chamottestenen gebruikt.

De laatste fase is de installatie van een pyrolyseketel op de plaats van toekomstige werking. De constructie wordt op een fundering of op een betonplaat geïnstalleerd. Het wordt aanbevolen om de hoogte van de fundering (plaat) ten opzichte van het maaiveld op een afmeting van minimaal 100 mm te houden.

Na installatie en niveaucompensatie wordt het onderste deel van de ketel op de fundering bevestigd. Het enige dat overblijft is het aansluiten van de schoorsteenpijp, het installeren van de luchtpomp en het aansluiten van de koelvloeistoftoevoer-/afvoerleidingen.

De pyrolyseketel is volledig ingesloten in een metalen behuizing en klaar voor installatie op de werkplek. Hoekhaken worden als ondersteunende bevestigingselementen aan de carrosserie gelast

Zelf een pyrolyse-ketelconstructie maken is een klus die een aanzienlijke inspanning vergt. Uiteraard kun je niet zonder overheadkosten qua financiële middelen.

Het is mogelijk dat de kosten voor de aanschaf van materiaal en het gebruik van diensten van derden lager zullen zijn dan de kosten van industrieel vervaardigde apparatuur. Het verschil zal echter waarschijnlijk niet zo groot zijn. Maar het belangrijkste probleem is niet geld.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Over de onafhankelijke productie van een pyrolyseketel:

Technisch gezien is de onafhankelijke productie van pyrolyseketels zonder de juiste basis een uiterst complex proces. Professionele vaardigheden in het werken met metaal, een duidelijk begrip van technische schema's en technologische subtiliteiten van de productie van ketelapparatuur zijn ook vereist. Zonder dit alles zou je niet eens naar je werk moeten gaan.

Als u over de nodige kennis en vaardigheden beschikt en waardevol advies kunt geven over het monteren van een pyrolyseketel aan andere bezoekers van de site, laat dan uw opmerkingen achter, deel uw geheimen van vaardigheden en stel vragen in het blok onder het artikel.