Caldaia per pirolisi fai-da-te: dispositivo, circuiti, principio di funzionamento

Il termine "pirolisi" si riferisce a un processo in cui si verifica una combustione ritardata di combustibile solido per produrre un mezzo gassoso. Nonostante il nome "professoriale" della struttura, realizzare una caldaia per pirolisi con le tue mani è relativamente semplice, e i prodotti fatti in casa sono abbastanza comuni nella pratica.

La spiegazione è semplice: una caldaia a gas a legna è più facile da mantenere, spesso più efficiente ed economica di altre apparecchiature simili. Diamo un'occhiata a come funzionano tali apparecchiature e cosa è necessario per la loro fabbricazione.

Il principio di funzionamento delle caldaie a pirolisi

Le caldaie dei sistemi di riscaldamento, in cui materiali combustibili solidi sono usati come combustibile, oltre ai classici, appartengono anche alle strutture di pirolisi. Di solito sono chiamati caldaie generatrici di gas.

Al fine di comprendere meglio il principio di funzionamento di una caldaia per pirolisi domestica, è logico considerare attentamente il dispositivo di tale tecnica. Cominciamo con le caratteristiche del forno come parte principale della struttura di riscaldamento. In effetti, l'area di lavoro della camera del combustibile delle caldaie a pirolisi è divisa in due camere separate.

La progettazione della caldaia per pirolisi nel contesto di: 1 - camera di carico (passiva), in cui ha luogo il processo di pirolisi (combustione incompleta); 2 - camera di combustione del gas (attiva) generata durante la pirolisi

Una di queste camere è carica di combustibile solido - legna da ardere, pellet, bricchette, ecc. Lì inizia il processo primario di combustione di combustibile solido con una fornitura d'aria limitata. In questo stato, il carburante non brucia, ma brucia. I gas emessi durante la combustione lenta entrano in un'altra area della camera - quella attiva, dove si bruciano intensamente anche con una maggiore fornitura di aria.

Tecnicamente, un processo di combustione simile viene implementato in modo semplice. Le sottoregioni della camera comune sono semplicemente separate dalla griglia e dall'ugello. La parte superiore della camera è una fornace passiva, la parte inferiore della camera è una fornace attiva. In questo caso, dovrebbe essere presa in considerazione una caratteristica di progettazione: la fornitura d'aria superiore alla camera del carburante (scoppio superiore).

In realtà, questo distingue il design della caldaia a gas dal classico design a camera singola, in cui viene utilizzato il flusso inferiore.

Il design classico di una pompa ad aria (spesso chiamato un ventilatore, ma tecnicamente questo è un nome errato), che viene utilizzato nel circuito della caldaia a pirolisi. Questa è una parte importante per garantire le prestazioni dell'attrezzatura.

Tecnologicamente, per la disposizione delle caldaie a pirolisi, un momento caratteristico è anche l'organizzazione del tiraggio forzato. Il design del focolare a due stadi ha un'elevata resistenza aerodinamica. Pertanto, non è possibile fare a meno di installare una pompa ad aria.

Come funziona in pratica la caldaia?

È conveniente considerare l'uso pratico delle apparecchiature in un processo passo-passo:

1. Caricamento legna da ardere - posa sulla griglia della parte superiore della telecamera.
2. Accensione del carburante e avvio della pompa del fumo.
3. La formazione di gas di legno ad una temperatura di 250-850 ° C.
4. La transizione del gas di legno nella regione inferiore della fornace.
5. Combustione di gas di legna con aria aggiuntiva.

Inoltre, il calore ottenuto nella regione inferiore della camera del combustibile viene utilizzato per riscaldare il liquido di raffreddamento. Il liquido di raffreddamento può essere sia mezzo acquoso che aria.

1 - videocamera attiva; 2 - ingresso acqua; 3 - aria secondaria; 4 - camino; 5 - tubo di uscita; 6 - una valvola a farfalla; 7 - uscita acqua; 8, 9 - sensori; 10 - regolatore di temperatura; 11 - la porta della camera passiva; 12 - aria primaria; 13 - telecamera passiva; 14 - pompa dell'aria; 15 - circuito scambiatore di calore; 16 - ugello; 17 - la porta della telecamera attiva

Se si presta attenzione a tutti i progetti esistenti di caldaie domestiche che funzionano a combustibile solido, l'alternativa tradizionale è l'alternativa principale alla caldaia a pirolisi.

Questa è una versione simile di una caldaia a legna, dove c'è un focolare indiviso e il principio di una minore fornitura d'aria alle camere di combustione funziona. Ma un tale sistema è considerato meno efficiente e antieconomico a causa della rapida combustione del carburante.

La caldaia per pirolisi è in grado di produrre un coefficiente di prestazione al livello dell'85-95% a condizione di carico del 100%. Tuttavia, l'efficienza diminuisce drasticamente se il carico è inferiore al 50%. Ecco perché i produttori di apparecchiature per pirolisi raccomandano agli utenti di utilizzare apparecchiature con il massimo carico.

Un approccio simile è vero per le strutture fatte in casa, a condizione che siano pienamente conformi al classico schema di pirolisi e ai requisiti operativi.

Per i requisiti di funzionamento della "pirolisi", si dovrebbe notare, piuttosto rigoroso:

• attrezzatura obbligatoria con una pompa ad aria;
• umidità del carburante ammessa non superiore al 25-35%;
• carico dell'apparecchiatura non inferiore al 50%;
• temperatura di ritorno non inferiore a 60 ° С;
• caricamento solo con una grande massa di carburante.

Va anche notato l'alto costo sistemi di pirolisi produzione industriale. Questo è probabilmente il motivo per cui l'opzione fai-da-te è molto popolare.

Caldaia per pirolisi fatta in casa

Di norma, nella fabbricazione di tali apparecchiature di riscaldamento con le proprie mani, viene preso come base il popolare schema di Belyaev. Questo non vuol dire che questa è una soluzione semplice che ti consente di realizzare un riscaldatore senza problemi. Ma, forse, una di quelle soluzioni che possono davvero essere implementate.

Schema tridimensionale di una caldaia a pirolisi per produzione fai-da-te. Questa è una delle semplici variazioni del circuito che possono essere fatte in casa da sole.

Per la produzione di attrezzature secondo questo schema, il comandante dovrà:

• tubo metallico (d = 32; 57; 159 mm);
• tubo profilato (s = 60x30; 80x40; 20x20 mm);
• nastro d'acciaio (20x4; 30x4; 80x4 mm);
• mattone refrattario;
• lamiera;
• pompa dell'aria;
• sensore di temperatura.

È inoltre necessario disporre di un set completo di strumenti da banco, oltre a una saldatrice (e abilità del saldatore, rispettivamente).Il lavoro sulla produzione di una caldaia per pirolisi con le tue mani non è chiaramente da solo. È necessario almeno un assistente.

Prima di tutto, secondo lo schema selezionato, è necessario preparare i dettagli del foglio della struttura. Si consiglia di preparare pannelli in lamiera, tagliandoli su misura con attrezzature di precisione professionali.

L'applicazione per il taglio di uno strumento manuale come "smerigliatrice" richiede anche alcune abilità e precauzioni di sicurezza durante il funzionamento, ma non garantisce la precisione del taglio, il che influisce successivamente sulla qualità delle prestazioni di saldatura. Questo punto dovrebbe essere preso in considerazione. Una soluzione ragionevole per il taglio di fogli di metallo è un ordine in un'officina meccanica.

Assemblaggio di parti interne dell'attrezzatura

Da una parte delle lamiere è necessario creare una camera di combustibile. Per questo, un materiale commisurato ai parametri del circuito viene collegato e saldato. Dovrebbe essere ottenuto un design a due camere, che dovrebbe essere integrato con condotti dell'aria.

Questi elementi della camera del carburante sono costituiti da un canale metallico o un tubo profilato viene utilizzato per la produzione. I fori sono praticati sull'intera area della parte anteriore del condotto.

Condotti dell'aria all'interno della camera di combustione. L'aria viene fornita attraverso questi canali usando una pompa dell'aria. Per una distribuzione uniforme del flusso d'aria lungo l'intera lunghezza del canale, vengono praticati dei fori

Di livello inferiore, nella regione della camera di combustione attiva, un tubo metallico (alimentazione d'aria secondaria) si schianta contro una parete situata attraverso i condotti dell'aria. Successivamente, il lavoro inizia con i tubi, poiché è arrivato il turno di assemblare uno scambiatore di calore tubolare.

Questa parte del sistema di pirolisi è costituita da tubi metallici d = 57 mm:

1. Due dimensioni delle lastre di metallo vengono adattate alle dimensioni del disegno e viene eseguita la marcatura.
2. Sulla base della marcatura per la posizione dei tubi, i fori d = 60 mm sono ritagliati sul foglio.
3. I tubi d = 57 mm di lunghezza vengono tagliati.
4. Le estremità dei tubi vengono inserite nei fori di un foglio e scottate.
5. Ripeti l'operazione con un altro foglio.

L'uscita dovrebbe essere uno scambiatore di calore finito, che è fissato al corpo della caldaia dove indica il circuito.

Un esempio di produzione di uno scambiatore di calore da due lamiere e tubi di acciaio, tagliato a misura. Qui è richiesta una saldatura di alta qualità, in modo che in seguito non ci siano problemi durante il funzionamento della caldaia

Una valvola a farfalla è installata vicino allo scambiatore di calore (al livello superiore). Questa parte è dotata di una maniglia ed è anche saldata alla struttura. La parte terminale del corpo farfallato è chiusa con un pezzo di lamiera con un tubo sotto il camino.

Quindi non resta che saldare il pannello anteriore della camera del carburante con finestre per le porte sotto ciascuna delle due sezioni e un modulo per la pompa dell'aria.

Scambiatore di calore installato e parte del design dell'acceleratore. Variante del meccanismo di regolazione sotto forma di leva manuale con possibilità di fissare la serranda in qualsiasi posizione

Prima di installare il pannello frontale, l'interno delle camere di combustione deve essere rinforzato con mattoni refrattari. Questo materiale è tagliato a misura, alcuni ad angolo. Il mattone viene macinato e regolato nel luogo di posa.

Entrambe le sezioni di fuoco della camera di combustione della caldaia sono esposte a mattoni refrattari. Allo stesso tempo, l'area delle alette dei tubi di scarico dell'aria (di alimentazione) è disposta ordinatamente intorno. Dopo aver disposto il mattone, viene installato il pannello frontale.

Un esempio di disposizione dell'area interna della camera del combustibile con mattoni refrattari. Il rivestimento in mattoni protegge le pareti della camera della caldaia per pirolisi da possibili bruciature durante il funzionamento a lungo termine

In effetti, l'assemblaggio principale della caldaia per pirolisi in questa fase può essere considerato completato. La struttura assemblata deve essere elaborata: rimuovere la scala dalla saldatura, pulire le saldature, tagliare se ci sono lievi irregolarità da qualche parte.

Il prossimo passo è la conclusione della struttura assemblata in un involucro sigillato.Questa parte della struttura è anche realizzata con fogli di metallo. Tuttavia, è necessario prima eseguire i test di pressione.

Test e assemblaggio finale della struttura

La struttura assemblata deve essere testata. Azioni obbligatorie: verificare la tenuta dell'area della caldaia in cui dovrebbe circolare il liquido di raffreddamento. Per eseguire la prova di pressione dello scambiatore di calore, i tappi vengono temporaneamente installati sull'alimentazione e sui tubi di ritorno del liquido di raffreddamento.

Quindi lo scambiatore di calore viene caricato con acqua. Si consiglia di utilizzare acqua calda dalla rete di riscaldamento o fornitura di acqua calda per poter controllare le saldature nelle condizioni di espansione termica del metallo.

La parte anteriore di una costruzione quasi finita con prese d'aria per l'alimentazione dell'aria all'interno delle camere di lavoro. I finestrini delle sezioni della camera del combustibile sono finora senza porte. Questa struttura sarà rivestita in fogli di scafo.

Se non ci sono perdite sulle giunture dello scambiatore di calore, l'acqua viene scaricata e le strutture metalliche della caldaia a pirolisi sono incorniciate da pannelli metallici esterni. Anche in questa fase vengono fabbricate e appese le porte delle finestre delle sezioni della camera di combustione.

Le porte dell'impianto di pirolisi richiedono l'esecuzione tenendo conto delle condizioni operative ad alta temperatura. Pertanto, questi elementi strutturali sono generalmente realizzati (o utilizzati già realizzati) in ghisa con rinforzo termico aggiuntivo da mattone chamotte.

Un esempio del design della porta di una delle sezioni della camera del combustibile della caldaia a pirolisi. Per migliorare la protezione dagli effetti dell'alta temperatura del processo di combustione, oltre al metallo vengono utilizzati mattoni refrattari

La fase finale è l'installazione di una caldaia per pirolisi al posto delle sue operazioni future. L'installazione della struttura viene eseguita sulla fondazione o su una lastra di cemento. Si consiglia l'altezza della fondazione (lastra) rispetto al livello del suolo per mantenere una dimensione non inferiore a 100 mm.

Dopo l'installazione e l'equilibrio per livelli, la parte inferiore della caldaia viene fissata alla fondazione. Resta da collegare il camino, installare una pompa d'aria e collegare le linee di alimentazione / uscita del refrigerante.

La caldaia per pirolisi è completamente chiusa in un contenitore metallico e pronta per l'installazione sul posto di lavoro. I ganci angolari sono saldati come elementi di supporto dei dispositivi di fissaggio sul corpo

Realizzare un progetto di caldaia per pirolisi da solo è un lavoro che richiede un significativo investimento di sforzi. Naturalmente, non puoi fare a meno delle spese generali in termini di risorse finanziarie.

Forse, l'acquisto di materiale e l'uso di servizi di terzi costerà meno del costo delle attrezzature industriali. Tuttavia, è probabile che la differenza non sia così significativa. Ma la domanda principale non riguarda i soldi.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Sulla fabbricazione indipendente di una caldaia per pirolisi:

La produzione tecnicamente indipendente di caldaie a pirolisi senza la disponibilità di una base adeguata è un processo estremamente complesso. Sono richieste anche competenze professionali nella lavorazione del metallo, una chiara comprensione degli schemi ingegneristici e delle sottigliezze tecnologiche delle apparecchiature di produzione della caldaia. Senza tutto questo, non dovresti nemmeno iniziare a lavorare.

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