Cazan de piroliză de mâna dumneavoastră: structură, scheme, principiu de funcționare

Termenul «piroliză» desemnează un proces în care are loc arderea lentă a combustibilului solid cu obținerea unui mediu gazos. În ciuda denumirii «profesorești» a construcției, realizarea unui cazan de piroliză de mâna dumneavoastră este relativ simplă, iar dispozitivele de casă se întâlnesc destul de des în practică.

Explicația este simplă – cazanul gazogen pe lemne este mai ușor de întreținut, adesea mai eficient și mai economic decât alte echipamente similare. Să analizăm împreună cum funcționează un astfel de echipament și de ce este nevoie pentru fabricarea lui.

Principiul de funcționare a cazanelor de piroliză

Cazanele sistemelor de încălzire, unde se utilizează materiale combustibile solide drept combustibil, pe lângă cele clasice, aparțin și construcțiilor de piroliză. De obicei, acestea se numesc cazane gazogene.

Pentru a înțelege mai bine principiul de funcționare a unui cazan de piroliză de uz casnic, este logic să examinăm cu atenție structura unui astfel de aparat. Să începem cu particularitățile focarului ca parte principală a construcției de încălzire. În esență, zona de lucru a camerei de combustibil a cazanelor de piroliză se împarte în două camere separate.

Construcția cazanului de piroliză în secțiune: 1 – camera de încărcare (pasivă), unde are loc procesul de piroliză (ardere incompletă); 2 – camera de ardere a gazului (activă), rezultat din procesul de piroliză

Una dintre aceste camere se încarcă cu combustibil solid – lemne, peleți, bricheți etc. Acolo începe procesul primar de ardere a combustibilului solid cu alimentare limitată cu aer. În această stare, combustibilul nu arde, ci mocnește. Gazele eliberate în timpul arderii lente trec în cealaltă zonă a camerei – activă, unde, cu alimentare sporită cu aer, ard intens.

Tehnic, un astfel de proces de ardere se realizează într-un mod simplu. Subzonele camerei generale sunt pur și simplu separate printr-un grătar și o duză. Partea superioară a camerei – focarul pasiv, partea inferioară a camerei – focarul activ. În acest sens, trebuie luată în considerare particularitatea constructivă – alimentarea superioară cu aer în camera de combustibil (suflaj superior).

Practic, prin aceasta se deosebește construcția cazanului gazogen de cea clasică cu o singură cameră, unde se aplică alimentarea inferioară.

Construcția clasică a pompei de aer (adesea numită – ventilator, dar tehnic aceasta este o denumire eronată), care este utilizată în schema cazanului de piroliză. Aceasta este o piesă importantă care asigură eficiența funcționării echipamentului.

Din punct de vedere tehnologic, pentru dispozitivul cazanelor de piroliză, un moment caracteristic este și organizarea tirajului forțat. Construcția focarului în două trepte posedă o rezistență aerodinamică ridicată. Prin urmare, aici nu se poate face fără instalarea unei pompe de aer.

Cum funcționează cazanul în practică?

Aplicarea practică a echipamentului este convenabil de examinat printr-un proces pas cu pas:

1. Încărcarea lemnelor – așezarea pe grătarul zonei superioare a camerei.
2. Aprinderea combustibilului și pornirea pompei de fum în funcțiune.
3. Formarea gazului lemnos la temperatura de 250-850 °C.
4. Trecerea gazului lemnos în zona inferioară a focarului.
5. Arderea gazului lemnos cu alimentare suplimentară de aer.

Apoi, căldura obținută în zona inferioară a camerei de combustibil este utilizată pentru încălzirea agentului termic. Agentul termic poate fi atât mediul apos, cât și cel aerian.

1 – camera activă; 2 – intrarea apei; 3 – aer secundar; 4 – coșul de fum; 5 – racordul de ieșire; 6 – clapeta de accelerație; 7 – ieșirea apei; 8, 9 – senzori; 10 – termoreglator; 11 – ușa camerei pasive; 12 – aer primar; 13 – camera pasivă; 14 – pompa de aer; 15 – circuitul schimbătorului de căldură; 16 – duza; 17 – ușa camerei active

Dacă se acordă atenție tuturor construcțiilor existente ale cazanelor casnice care funcționează cu combustibil solid, principala alternativă la cazanul de piroliză este construcția de execuție tradițională.

Aceasta este o variantă similară de cazan pe lemne, unde funcționează un singur focar nedivizat și se aplică principiul alimentării inferioare cu aer în camera de ardere. Dar un astfel de sistem este considerat mai puțin eficient și neeconomic din cauza arderii rapide a combustibilului.

Cazanul de piroliză poate atinge un coeficient de acțiune utilă la nivel de 85-95% în condițiile unei încărcări de 100%. Cu toate acestea, randamentul scade brusc dacă încărcarea este mai mică de 50%. Tocmai de aceea, producătorii de echipamente de piroliză recomandă utilizatorilor să exploateze echipamentul la încărcare maximă.

O abordare similară este valabilă și pentru construcțiile de casă, cu condiția respectării complete a schemei clasice de piroliză și a cerințelor de exploatare.

Pentru «piroliză», cerințele de exploatare, trebuie remarcat, sunt destul de stricte:

• dotarea obligatorie cu pompă de aer;
• umiditatea admisibilă a combustibilului nu mai mare de 25-35%;
• încărcarea echipamentului nu mai mică de 50%;
• temperatura agentului termic de retur nu mai mică de 60 °C;
• încărcarea numai cu masă mare de combustibil.

De asemenea, trebuie menționată scumpirea sistemelor de piroliză de fabricație industrială. Probabil, de aceea se bucură de o mare popularitate varianta “fă-o singur”.

Cazan de piroliză de casă

De regulă, la fabricarea manuală a unor astfel de echipamente de încălzire, se ia ca bază schema populară Beleaev. Nu se poate spune că este o soluție simplă care permite fabricarea unui încălzitor fără probleme. Dar, probabil, este una dintre acele soluții care pot fi cu adevărat realizate.

Schema tridimensională a unui cazan de piroliză pentru fabricarea manuală. Este una dintre variantele simple de schemă, care poate fi realizată în condiții casnice în mod independent.

Pentru fabricarea echipamentului conform acestei scheme, maistrul va avea nevoie de:

• țeavă metalică (d = 32; 57; 159 mm);
• țeavă profilată (s = 60x30; 80x40; 20x20 mm);
• bandă de oțel (20x4; 30x4; 80x5 mm);
• cărămidă șamotă;
• tablă metalică;
• pompă de aer;
• senzor de temperatură.

De asemenea, este necesar să ai un set complet de unelte de lăcătuș, plus un aparat de sudură (și abilitățile de sudor, în consecință). Lucrarea de fabricare a unui cazan de piroliză cu propriile mâini nu poate fi realizată de unul singur. Cel puțin, este nevoie de un asistent.

În primul rând, conform schemei alese, este necesar să pregătiți piesele de tablă ale construcției. Se recomandă să confecționați panourile din tablă, tăindu-le la dimensiune cu echipament profesional precis.

Utilizarea uneltelor manuale de tipul «polizor unghiular» pentru tăiere necesită, de asemenea, unele abilități de lucru și respectarea tehnicii de securitate la lucru, dar nu asigură precizia tăierii, ceea ce ulterior afectează calitatea sudurii. Acest aspect trebuie avut în vedere. O soluție rezonabilă pentru tăierea tablelor metalice – comandarea la un atelier mecanic.

Asamblarea părților interioare ale echipamentului

Din o parte a tablelor metalice este necesar să se facă o cameră de combustibil. Pentru aceasta, materialul corespunzător parametrilor schemei se unește și se sudează. Rezultatul trebuie să fie o construcție cu două camere, care trebuie completată cu conducte de aer.

Aceste elemente ale camerei de combustibil se fac din canal metalic sau pentru fabricare se utilizează țeavă profilată. Pe toată aria părții frontale a conductei de aer se găuresc orificii.

Canalele de aer din interiorul camerei de ardere. Prin aceste canale se furnizează aer cu ajutorul unei pompe de aer. Pentru distribuția uniformă a fluxului de aer pe toată lungimea canalului se găuresc orificii.

Mai jos de nivel, în zona camerei active de ardere, pe peretele situat transversal conductelor de aer, se înglobează o țeavă metalică (alimentare secundară cu aer). Apoi începe lucrul cu țevi, deoarece a venit rândul asamblării schimbătorului de căldură tubular.

Această parte a sistemului de piroliză se face din țevi metalice cu d=57 mm:

1. Se iau două table metalice la dimensiunea desenului și se face marcarea.
2. Pe baza marcajului pentru amplasarea țevilor, se decupează orificii cu d=60 mm în foaie.
3. Se taie țevi cu d=57 mm la dimensiunea lungimii.
4. Capetele țevilor se introduc în orificiile unei foi și se sudează.
5. Se repetă operația cu cealaltă foaie.

La ieșire ar trebui să se obțină un schimbător de căldură finit, care se fixează de corpul cazanului acolo unde indică schema.

Exemplu de fabricare a unui schimbător de căldură din două foi de oțel și țevi tăiate la dimensiune. Aici este necesară o sudură de calitate, pentru ca mai târziu, în timpul exploatării cazanului, să nu apară probleme.

Lângă schimbătorul de căldură (la nivelul superior) se instalează o clapetă de accelerație. Această piesă este prevăzută cu un mâner și se sudează, de asemenea, la construcție. Partea frontală a corpului clapetei se închide cu o bucată de tablă prevăzută cu un racord pentru coșul de fum.

Apoi, nu va rămâne decât să sudați panoul frontal al camerei de combustibil cu ferestre pentru ușile fiecărei dintre cele două secțiuni și cu modulul pentru pompa de aer.

Schimbătorul de căldură instalat și o parte a construcției clapetei de accelerație. O variantă a mecanismului de reglare sub formă de pârghie manuală, cu posibilitatea de fixare a clapetei în orice poziție.

Înainte de a monta panoul frontal, partea interioară a camerelor de ardere trebuie întărită cu cărămidă de șamotă. Acest material se taie la dimensiune, o parte sub un unghi. Cărămida se șlefuiește și se ajustează la locul de așezare.

Ambele secțiuni de lucru ale camerei de combustibil a cazanului sunt supuse căptușelii cu cărămidă de șamotă. În același timp, zonele clapetelor conductelor de evacuare (și de alimentare) a aerului sunt căptușite cu grijă. După așezarea cărămizilor, se instalează panoul frontal.

Exemplu de căptușire cu cărămidă de șamotă a zonei interioare a camerei de combustibil. Căptușeala de cărămidă protejează pereții camerei cazanului de piroliză de posibila ardere pe măsura exploatării pe termen lung.

În esență, asamblarea principală a cazanului de piroliză poate fi considerată finalizată în această etapă. Construcția asamblată trebuie prelucrată – îndepărtați zgura de sudură, curățați cusăturile sudate, nivelați dacă există mici denivelări.

În etapa următoare – încastrarea construcției asamblate într-un corp etanș. Această parte a construcției se face, de asemenea, din foi metalice. Cu toate acestea, înainte este necesară o probă de presiune.

Testarea și asamblarea finală a construcției

Construcția asamblată trebuie testată. Acțiunile obligatorii – verificarea etanșeității zonei cazanului unde trebuie să circule agentul termic. Pentru efectuarea probei de presiune a schimbătorului de căldură, se instalează temporar dopuri pe racordurile de alimentare și retur ale agentului termic.

Apoi, schimbătorul de căldură se umple cu apă. Este de preferat să se folosească apă caldă din rețeaua de încălzire sau apă caldă menajeră, pentru a avea posibilitatea de a verifica cusăturile sudate în condiții de dilatare termică a metalului.

Partea frontală a construcției aproape finalizată, cu tuburile de admisie a aerului în camerele de lucru. Ferestrele secțiunilor camerei de combustibil sunt încă fără uși. Această construcție va fi acoperită cu foi de caroserie.

În condițiile în care nu există scurgeri la sudurile schimbătorului de căldură, apa este evacuată și se trece la încadrarea construcției cazanului de piroliză cu panouri metalice exterioare. De asemenea, în această etapă se fabrică și se montează ușile ferestrelor secțiunilor camerei de ardere.

Ușile instalației de piroliză necesită execuție ținând cont de condițiile de funcționare la temperaturi înalte. De aceea, aceste elemente constructive se realizează (sau se folosesc deja gata făcute) de obicei din fontă, cu întărire termică suplimentară din cărămidă de șamotă.

Exemplu de construcție a ușii uneia dintre secțiunile camerei de combustibil a cazanului de piroliză. Pentru a întări protecția împotriva efectelor temperaturii ridicate a procesului de ardere, pe lângă metal se utilizează cărămidă de șamotă.

Etapa finală – instalarea cazanului de piroliză la locul viitoarei sale exploatări. Montajul construcției se realizează pe fundație sau pe o placă de beton. Înălțimea fundației (plăcii) față de nivelul solului se recomandă a fi de cel puțin 100 mm.

După instalare și echilibrare pe niveluri, partea inferioară a cazanului se fixează de fundație. Rămâne să se conecteze coșul de fum, să se instaleze pompa de aer și să se conecteze liniile de alimentare/ieșire ale agentului termic.

Cazan de piroliză complet închis într-o carcasă metalică și gata de instalare la locul de muncă. Ca elemente de susținere a fixării, pe carcasă sunt sudate cârlige de colț.

Fabricarea independentă a construcției cazanului de piroliză este o muncă care necesită un efort considerabil. Desigur, nu se poate face fără cheltuieli suplimentare din punct de vedere financiar.

Probabil, costurile pentru achiziționarea materialelor și apelarea la servicii externe vor fi mai mici decât prețul echipamentelor fabricate industrial. Cu toate acestea, diferența probabil nu va fi atât de semnificativă. Dar problema principală nu este banii.

Concluzii și material video util pe această temă

Despre fabricarea independentă a cazanului de piroliză:

Din punct de vedere tehnic, producția independentă a cazanelor de piroliză fără o bază adecvată este un proces extrem de complex. De asemenea, sunt necesare abilități profesionale în lucrul cu metalul, o înțelegere clară a schemelor de inginerie și a subtilităților tehnologice ale fabricării echipamentelor pentru cazane. Fără toate acestea, nici nu merită să vă apucați de lucru.

Dacă aveți cunoștințele și abilitățile necesare și puteți oferi un sfat valoros altor vizitatori ai site-ului cu privire la asamblarea cazanului de piroliză – vă rugăm să lăsați comentariile dvs., să împărtășiți secretele măiestriei, să adresați întrebări în blocul de sub articol.