Pirolizinis katilas savo rankomis: įtaisas, schemos, veikimo principas

Terminas „pirolizė“ reiškia procesą, kai vyksta lėtas kietojo kuro deginimas, gaunant dujinę terpę. Nepaisant „profesoriško“ pavadinimo, pasigaminti pirolizinį katilą savo rankomis yra gana nesudėtinga, o naminiai gaminiai praktikoje sutinkami gana dažnai.

Paaiškinimas paprastas – dujų generatorinis katilas malkomis yra paprastesnis aptarnavime, dažnai efektyvesnis ir ekonomiškesnis už kitą panašią įrangą. Kartu išsiaiškinkime, kaip veikia tokia įranga ir ko reikės jos gamybai.

Pirolizinių katilų veikimo principas

Šildymo sistemų katilai, kuriuose kaip kuras naudojamos kietos degios medžiagos, be klasikinių, taip pat priskiriami pirolizinėms konstrukcijoms. Paprastai jie vadinami dujų generatoriniais katilais.

Norint geriau suprasti naminio pirolizinio katilo veikimo principą, logiška atidžiai išnagrinėti tokios technikos sandarą. Pradėkime nuo kūrybos ypatybių kaip pagrindinės šildymo konstrukcijos dalies. Iš esmės pirolizinių katilų kuro kameros darbo sritis padalijama į dvi atskiras kameras.

Pirolizinio katilo konstrukcija pjūvyje: 1 – pakrovimo kamera (pasyvi), kurioje vyksta pirolizės procesas (nepilnas degimas); 2 – degimo kamera (aktyvi), susidarančių dujų deginimui pirolizės proceso metu

Viena iš tokių kamerų pakraunama kietuoju kuru – malkomis, granulėmis, briketais ir pan. Ten prasideda pirminis kietojo kuro degimo procesas su ribotu oro tiekimu. Tokioje būsenoje kuras nedega, bet rūksta. Dujos, išsiskiriančios lėto degimo metu, patenka į kitą kameros sritį – aktyviąją, kur jau su padidintu oro tiekimu intensyviai sudega.

Techniškai toks degimo procesas įgyvendinamas paprastu būdu. Bendros kameros posritis tiesiog atskiriamas grotelėmis ir antgaliu. Viršutinė kameros dalis – pasyvi kūrykla, apatinė kameros dalis – aktyvi kūrykla. Tuo tarpu reikia atsižvelgti į konstrukcinę ypatybę – viršutinį oro tiekimą į kuro kamerą (viršutinis pūtimas).

Iš tiesų tuo ir skiriasi dujų generatorinio katilo konstrukcija nuo klasikinės vienkamerės plėtros, kurioje taikomas apatinis tiekimas.

Klasinė oro siurblio konstrukcija (dažnai vadinama ventiliatoriumi, bet techniškai tai klaidingas pavadinimas), kuri naudojama pirolizės katilo schemoje. Tai svarbi detalė, užtikrinanti įrenginio darbo efektyvumą.

Technologiškai pirolizės katilų įrenginiui būdingas bruožas yra ir priverstinės traukos organizavimas. Dviejų pakopų krosnies konstrukcija pasižymi padidintu aerodinaminiu pasipriešinimu. Todėl čia neapsieinama be oro siurblio įrengimo.

Kaip katilas veikia praktiškai?

Praktinį įrenginio naudojimą patogu apžvelgti žingsnis po žingsnio procesu:

1. Malkų pakrovimas – klojimas ant grotelių viršutinėje kameros dalyje.
2. Kuro uždegimas ir dūmų siurblio paleidimas.
3. Medienos dujų susidarymas esant 250–850 °С temperatūrai.
4. Medienos dujų perėjimas į apatinę krosnies sritį.
5. Medienos dujų degimas esant papildomam oro tiekimui.

Toliau apatinėje kuro kameros srityje gauta šiluma naudojama šilumnešiui šildyti. Šilumnešis gali būti tiek vandens, tiek oro terpė.

1 – aktyvioji kamera; 2 – vandens įėjimas; 3 – antrinis oras; 4 – dūmtraukis; 5 – išėjimo vamzdis; 6 – droselinė sklendė; 7 – vandens išėjimas; 8, 9 – jutikliai; 10 – termoreguliatorius; 11 – pasyviosios kameros durys; 12 – pirminis oras; 13 – pasyvioji kamera; 14 – oro siurblys; 15 – šilumokaičio kontūras; 16 – antgalis; 17 – aktyviosios kameros durys

Jei atkreiptume dėmesį į visas esamas naminių kietojo kuro katilų konstrukcijas, pagrindine pirolizės katilo alternatyva yra tradicinės konstrukcijos katilas.

Tai panašus malkinio katilo variantas, kuriame veikia viena neatskirta krosnis ir taikomas apatinio oro tiekimo į degimo kamerą principas. Tačiau tokia sistema laikoma mažiau efektyvia ir neekonomiška dėl greito kuro degimo.

Pirolizės katilas gali pasiekti 85–95 % naudingumo koeficientą esant 100 % apkrovai. Tačiau naudingumo koeficientas smarkiai krenta, jei apkrova mažesnė nei 50 %. Būtent todėl pirolizės technikos gamintojai rekomenduoja naudotojams eksploatuoti įrenginį su maksimalia apkrova.

Analogiškas požiūris galioja ir naminėms konstrukcijoms, jei jos visiškai atitinka klasikinę pirolizės schemą ir eksploatacijos reikalavimus.

Reikia pastebėti, kad «pirolizės» eksploatacijos reikalavimai yra gana griežti:

• privalomas įrengimas oro siurbliu;
• leistinas kuro drėgnumas ne didesnis nei 25–35 %;
• įrenginio apkrova ne mažesnė nei 50 %;
• grįžtančio šilumnešio temperatūra ne žemesnė nei 60 °С;
• krovimas tik stambiu kuro masyvu.

Taip pat reikėtų paminėti pramoniniu būdu pagamintų pirolizės sistemų brangumą. Turbūt todėl dideliu populiarumu džiaugiasi variantas “pasidaryk pats”.

Naminis pirolizinis katilas

Paprastai gaminant tokią šildymo techniką savo jėgomis, pagrindu imama populiari Beliajevo schema. Negalima teigti, kad tai paprastas sprendimas, leidžiantis pagaminti šildytuvą be problemų. Bet, ko gero, vienas iš tų sprendimų, kurį tikrai galima įgyvendinti.

Trimatė pirolizinio katilo schema, skirta pasigaminti savo jėgomis. Tai vienas iš paprastų schemų variantų, kurį galima pasidaryti namų sąlygomis savarankiškai.

Norint pagaminti įrangą pagal šią schemą, meistrui reikės:

• metalinis vamzdis (skersmuo 32; 57; 159 mm);
• profilinis vamzdis (s = 60x30; 80x40; 20x20 mm);
• plieninė juosta (20x4; 30x4; 80x5 mm);
• šamotinė plyta;
• metalinis lakštas;
• oro siurblys;
• temperatūros jutiklis.

Taip pat būtina turėti pilną šaltkalvio įrankių rinkinį, plius suvirinimo aparatą (ir suvirintojo įgūdžius, atitinkamai). Pirolizinio katilo gamybos darbų savo jėgomis vienam aiškiai nepavyks atlikti. Bent jau reikia vieno pagalbininko.

Pirmiausia, pagal pasirinktą schemą, reikia paruošti lakštines konstrukcijos dalis. Rekomenduojama paruošti lakštines plokštes, apkarpant jas pagal dydį profesine tikslia įranga.

Pjovimui naudojant rankinį įrankį, pvz., „šlifuoklį“, taip pat reikia tam tikrų darbo įgūdžių ir saugos technikos laikymosi darbe, tačiau tai neužtikrina pjovimo tikslumo, o vėliau tai turi įtakos suvirinimo kokybei. Šį momentą reikia įvertinti. Protingas sprendimas pjaustant metalo lakštus – užsakymas mechaninėje dirbtuvėje.

Vidinių įrangos dalių surinkimas

Iš vienos metalo lakštų dalies reikia pagaminti kuro kamerą. Tam medžiaga, atitinkanti schemos parametrus, sujungiama ir suvirinama. Turėtų gautis dviejų kamerų konstrukcija, kurią reikėtų papildyti ortakiais.

Šie kuro kameros elementai gaminami iš metalinio švelerio arba naudojamas profilio vamzdis. Per visą ortakio priekinės pusės plotą išgręžiamos skylės.

Oro kanalai viduje degimo kameros. Šiais kanalais tiekiamas oras naudojant oro siurblį. Siekiant tolygiai paskirstyti oro srautą per visą kanalo ilgį, išgręžiamos skylės.

Žemiau lygio, aktyvios degimo kameros srityje, ant sienos, esančios skersai ortakių, įrengiamas metalinis vamzdis (antrinis oro padavimas). Toliau pradedama dirbti su vamzdžiais, nes atėjo eilė surinkti vamzdinį šilumokaitį.

Šią pirolizinės sistemos dalį gamina iš metalinių vamzdžių, kurių skersmuo 57 mm:

1. Paimami du metalo lakštai pagal brėžinio dydį ir atliekamas žymėjimas.
2. Pagal žymėjimą vamzdžių išdėstymui lakšte išpjaunamos skylės, kurių skersmuo 60 mm.
3. Supjaustomi vamzdžiai, kurių skersmuo 57 mm, pagal ilgio dydį.
4. Vamzdžių galai įstatomi į vieno lakšto skyles ir apvirinami.
5. Operacija pakartojama su kitu lakštu.

Galiausiai turi būti pagamintas paruoštas šilumokaitis, tvirtinamas prie katilo korpuso toje vietoje, kurią nurodo schema.

Pavyzdys, kaip pagaminti šilumokaitį iš dviejų plieno lakštų ir pagal dydį supjaustytų vamzdžių. Čia reikalingas kokybiškas suvirinimas, kad vėliau, eksploatuojant katilą, nekiltų problemų.

Šalia šilumokaičio (viršutiniame lygyje) įrengiama droselinė sklendė. Ši dalis turi rankeną ir taip pat privirinama prie konstrukcijos. Droselio korpuso galinė dalis uždaroma lakšto gabalu su dūmtraukio vamzdžio atšaka.

Toliau beliks tik suvirinti kuro kameros priekinį skydą su langais durelėms kiekvienai iš dviejų sekcijų ir moduliu oro siurbliui.

Sumontuotas šilumokaitis ir dalis droselinės sklendės konstrukcijos. Reguliavimo mechanizmo variantas – rankinė svirtis, leidžianti fiksuoti sklendę bet kurioje padėtyje.

Prieš montuojant priekinį skydą, degimo kamerų vidinę dalį būtina sustiprinti šamoto plytomis. Ši medžiaga pjaustoma pagal dydį, kai kuri dalis – kampu. Plytos apdirbamos ir priderinamos prie klojimo vietos.

Šamoto plytomis apmūrijamos abi katilo kuro kameros darbinės sekcijos. Kartu atsargiai išklijuojamos oro išvadinių (padavimo) vamzdžių sklendžių vietos. Po plytų išklijavimo sumontuojamas priekinis skydas.

Pavyzdys, kaip šamoto plytomis išklijama vidinė kuro kameros sritis. Plytų apmūrijimas apsaugo pirolizinio katilo kameros sieneles nuo galimo perdegimo ilgalaikio eksploatavimo metu.

Iš esmės šiame etape pagrindinį pirolizinio katilo surinkimą galima laikyti baigtu. Surinktą konstrukciją reikia apdoroti – pašalinti suvirinimo nuodegas, nuvalyti suvirinimo siūles, išlyginti, jei kur nors yra nedidelių nelygumų.

Kitame etape – surinktos konstrukcijos įdėjimas į sandarų korpusą. Ši konstrukcijos dalis taip pat gaminama iš metalinių lakštų. Tačiau prieš tai reikalingas slėgio bandymas.

Konstrukcijos testavimas ir galutinis surinkimas

Surinktą konstrukciją būtina išbandyti. Privalomi veiksmai – katilo srities, kurioje turi cirkuliuoti šilumnešis, sandarumo patikrinimas. Norint atlikti šilumokaičio slėgio bandymą, laikinai sumontuojami kamščiai ant šilumnešio tiekimo ir grąžinimo vamzdžių.

Tada šilumokaitis pripildomas vandens. Pageidautina naudoti karštą vandenį iš šildymo sistemos arba karšto vandens tiekimo, kad būtų galima patikrinti suvirinimo siūles metalo šiluminio plėtimosi sąlygomis.

Priekinė dalis jau beveik baigtos konstrukcijos su išvestais vamzdžiais oro tiekimui į darbo kameras. Kuro kameros sekcijų langai kol kas be durelių. Ši konstrukcija bus aptraukta korpusiniais lakštais.

Jei šilumokaičio siūlės nepraleidžia, vanduo nupilamas ir pradedama pirolizinio katilo konstrukcijos apkala išorinėmis metalinėmis plokštėmis. Taip pat šiame etape gaminamos ir pakabinamos degimo kameros sekcijų langų durelės.

Pirolizinės įrangos durelės turi būti pagamintos atsižvelgiant į aukštatemperatūrines eksploatavimo sąlygas. Todėl šie konstrukciniai elementai dažniausiai gaminami (arba naudojami jau pagaminti) iš ketaus su papildomu temperatūriniu stiprinimu šamoto plytomis.

Pavyzdys vienos pirolizinio katilo kuro kameros sekcijos durelių konstrukcijos. Siekiant sustiprinti apsaugą nuo aukštos degimo proceso temperatūros poveikio, be metalo naudojama šamoto plyta.

Baigiamasis etapas – pirolizinio katilo įrengimas jo būsimos eksploatacijos vietoje. Konstrukcijos montavimas atliekamas ant pamato arba betoninės plokštės. Pamato (plokštės) aukštį žemės lygio atžvilgiu rekomenduojama išlaikyti ne mažesnį kaip 100 mm.

Po įrengimo ir išlyginimo pagal lygius apatinė katilo dalis tvirtinama prie pamato. Belieka prijungti dūmtraukį, sumontuoti oro siurblį ir prijungti šilumnešio tiekimo/išėjimo linijas.

Pirolizinio veikimo katilas, visiškai uždarytas metaliniame korpuse ir paruoštas montuoti darbo vietoje. Kaip tvirtinimo atraminiai elementai prie korpuso privirinti kampiniai kabliai.

Pirolizinio katilo konstrukcijos gamyba savomis jėgomis – tai darbas, reikalaujantis nemažai pastangų. Žinoma, neapsieinama ir be papildomų finansinių išlaidų.

Galbūt, perkant medžiagas ir kreipiantis į trečiųjų šalių paslaugas, išlaidos bus mažesnės nei pramoninės gamybos įrangos kaina. Tačiau skirtumas greičiausiai nebus toks reikšmingas. Bet pagrindinis klausimas ne piniguose.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Apie savarankišką pirolizinio katilo gamybą:

Techniškai savarankiška pirolizinių katilų gamyba be atitinkamos bazės yra labai sudėtingas procesas. Taip pat būtini profesionalūs įgūdžiai dirbant su metalu, aiškus inžinerinių schemų ir katilinės įrangos gamybos technologinių subtilybių supratimas. Be viso to net neverta imtis darbo.

Jei Jūs turite reikiamų žinių ir įgūdžių bei galite duoti vertingų patarimų apie pirolizinio katilo surinkimą kitiems svetainės lankytojams – prašau palikite savo komentarus, dalinkitės meistriškumo paslaptimis, užduokite klausimus straipsnio komentarų skiltyje.