Pirolīzes katls pašu spēkiem: uzbūve, shēmas, darbības princips

Termins «pirolīze» apzīmē procesu, kurā notiek lēna cietā kurināmā sadegšana, iegūstot gāzes vidi. Neskatoties uz «profesora» nosaukumu, pirolīzes katlu ar savām rokām izgatavot ir samērā vienkārši, un pašdarinājumi praksē sastopami diezgan bieži.

Izskaidrojums tam ir vienkāršs – malkas gāzes ģeneratora katls ir vienkāršāks apkopē, bieži efektīvāks un ekonomiskāks nekā cita līdzīga iekārta. Apskatīsimies kopā, kā šāda iekārta darbojas un kas būs nepieciešams tās izgatavošanai.

Pirolīzes katlu darbības princips

Apkures sistēmu katli, kuros kā kurināmo izmanto cietus degvielas materiālus, papildus klasikai tiek iedalīti arī pirolīzes konstrukcijās. Parasti tos sauc par gāzes ģeneratora katliem.

Lai labāk izprastu mājas pirolīzes katla darbības principu, ir loģiski rūpīgi apskatīt šādas tehnikas uzbūvi. Sāksim ar kurtuves īpatnībām kā galvenās apkures konstrukcijas daļas. Būtībā pirolīzes katlu degvielas kameras darba zona tiek sadalīta divās atdalītās kamerās.

Pirolīzes katla konstrukcija griezumā: 1 – iekraušanas kamera (pasīvā), kur notiek pirolīzes process (nepilnīga sadegšana); 2 – gāzes sadegšanas kamera (aktīvā), kurā deg pirolīzes procesā radušās gāzes

Viena no šādām kamerām tiek iekrauta ar cieto kurināmo – malku, granulām, briketēm utt. Tur sākas primārais cietā kurināmā degšanas process ar ierobežotu gaisa padevi. Šādā stāvoklī kurināmais nedeg, bet gruzd. Gāzes, kas izdalās lēnās degšanas laikā, nonāk citā kameras apgabalā – aktīvajā, kur jau ar palielinātu gaisa padevi tās intensīvi izdeg.

Tehniski šāds degšanas process tiek realizēts vienkāršā veidā. Kopējās kameras apakšreģioni vienkārši tiek atdalīti ar restēm un sprauslu. Kameras augšējā daļa – pasīvā kurtuve, kameras apakšējā daļa – aktīvā kurtuve. Tajā pašā laikā jāņem vērā konstruktīvā īpatnība – augšējo gaisa padevi degvielas kamerā (augšējā pūte).

Patiesībā ar šo gāzes ģeneratora katla konstrukcija atšķiras no klasiskās vienkameru konstrukcijas, kurā tiek izmantota apakšējā gaisa padeve.

Klasiska gaisa sūkņa konstrukcija (bieži sauc par ventilatoru, bet tehniski tas ir nepareizs nosaukums), kas tiek izmantota pirolīzes katla shēmā. Tā ir svarīga detaļa, kas nodrošina iekārtas darbības efektivitāti.

Tehnoloģiski pirolīzes katlu ierīcēm raksturīgs ir arī piespiedu vilkmes organizēšana. Divpakāpju kurtuves konstrukcijai ir paaugstināta aerodinamiskā pretestība. Tāpēc šeit neiztikt bez gaisa sūkņa uzstādīšanas.

Kā darbojas katls praksē?

Iekārtas praktisko pielietojumu ir ērti apskatīt soli pa solim procesā:

1. Malkas iekraušana – novietošana uz restes kameras augšējā daļā.
2. Degvielas aizdedzināšana un dūmu sūkņa darbināšana.
3. Koksnes gāzes veidošanās temperatūrā 250-850 °C.
4. Koksnes gāzes pāreja uz kurtuves apakšējo daļu.
5. Koksnes gāzes sadegšana ar papildu gaisa padevi.

Tālāk siltumu, kas iegūts degvielas kameras apakšējā daļā, izmanto siltumnesēja sildīšanai. Siltumnesējs var būt gan ūdens vide, gan gaisa.

1 – aktīvā kamera; 2 – ūdens ieplūde; 3 – sekundārais gaiss; 4 – dūmvads; 5 – izplūdes atzars; 6 – droseles aizbīdnis; 7 – ūdens izplūde; 8, 9 – sensori; 10 – termoregulators; 11 – pasīvās kameras durvis; 12 – primārais gaiss; 13 – pasīvā kamera; 14 – gaisa sūknis; 15 – siltummaiņa kontūra; 16 – sprausla; 17 – aktīvās kameras durvis

Ja pievērš uzmanību visām esošajām mājas cietā kurināmā katlu konstrukcijām, galvenā alternatīva pirolīzes katlam ir tradicionālas izpildes konstrukcija.

Tas ir līdzīgs malkas katla variants, kur darbojas viena nedalīta kurtuve un ir spēkā apakšējā gaisa padeves princips degšanas kamerai. Taču šāda sistēma tiek uzskatīta par mazāk efektīvu un neekonomisku straujas degvielas sadegšanas dēļ.

Pirolīzes katls spēj dot lietderības koeficientu 85-95% līmenī pie 100% slodzes. Tomēr lietderības koeficients strauji samazinās, ja slodze ir mazāka par 50%. Tieši tāpēc pirolīzes tehnikas ražotāji iesaka lietotājiem ekspluatēt iekārtu ar maksimālo slodzi.

Līdzīga pieeja ir spēkā arī paštaisītām konstrukcijām, ja tās pilnībā atbilst klasiskajai pirolīzes shēmai un ekspluatācijas prasībām.

Pirolīzes ekspluatācijas prasības, jāpiebilst, ir diezgan stingras:

• obligāts aprīkojums ar gaisa sūkni;
• pieļaujamais degvielas mitrums ne augstāks par 25-35%;
• slodze uz iekārtu ne zemāka par 50%;
• atgaitas siltumnesēja temperatūra ne zemāka par 60 °C;
• iekraušana tikai ar lielu degvielas masu.

Tāpat jāatzīmē pirolīzes sistēmu rūpnieciskās izgatavošanas dārdzība. Iespējams, tāpēc ļoti populārs ir “dari pats” variants.

Pašdarināts pirolīzes katls

Kā likums, izgatavojot šādu apkures tehniku pašu spēkiem, par pamatu tiek ņemta populārā Beļajeva shēma. Nevar teikt, ka tas ir vienkāršs risinājums, kas ļauj izgatavot sildītāju bez problēmām. Bet, iespējams, tas ir viens no tiem risinājumiem, ko patiešām var īstenot.

Trīsdimensiju shēma pirolīzes katlam, ko izgatavo pašu spēkiem. Tā ir viena no vienkāršākajām shēmas variācijām, ko iespējams izgatavot mājas apstākļos pašam.

Lai izgatavotu iekārtu pēc šīs shēmas, meistaram būs nepieciešams:

• metāla caurule (d = 32; 57; 159 mm);
• profila caurule (s = 60х30; 80х40; 20х20 mm);
• tērauda sloksne (20х4; 30х4; 80х5 mm);
• šamota ķieģelis;
• metāla loksne;
• gaisa sūknis;
• temperatūras sensors.

Tāpat ir nepieciešams pilns atslēdznieka instrumentu komplekts, plus metināšanas aparāts (un metinātāja prasmes, attiecīgi). Pirolīzes katla izgatavošanas darbu pašu spēkiem acīmredzot nevar paveikt vienatnē. Vismaz ir nepieciešams viens palīgs.

Pirmkārt, saskaņā ar izvēlēto shēmu ir jāsagatavo konstrukcijas lokšņu detaļas. Ieteicams sagatavot lokšņu paneļus, tos nogriežot pēc izmēra ar profesionālu precīzu aprīkojumu.

Rokas instrumenta, piemēram, «dzirnaviņas», izmantošana griešanai arī prasa noteiktas darba iemaņas un drošības tehnikas ievērošanu darba laikā, bet nenodrošina griezuma precizitāti, kas vēlāk ietekmē metināšanas kvalitāti. Šis moments ir jāņem vērā. Saprātīgs risinājums metāla lokšņu griešanai ir pasūtījums mehāniskajā darbnīcā.

Iekārtas iekšējo daļu salikšana

No vienas daļas metāla lokšņu ir jāizveido degvielas kamera. Šim nolūkam materiāls, kas atbilst shēmas parametriem, tiek savienots un sametināts. Jāiegūst divkameru konstrukcija, kas jāpapildina ar gaisa vadiem.

Šie degvielas kameras elementi tiek izgatavoti no metāla švelleriem vai arī izgatavošanai izmanto profila cauruli. Visā gaisa vada frontālās puses laukumā tiek izurbti caurumi.

Gaisa kanāli sadegšanas kameras iekšpusē. Pa šiem kanāliem tiek padots gaiss ar gaisa sūkņa palīdzību. Lai vienmērīgi sadalītu gaisa plūsmu visā kanāla garumā, tiek izurbti caurumi

Zemāk līmenī, aktīvās sadegšanas kameras zonā, uz sienas, kas atrodas šķērsām gaisa vadiem, tiek iemontēta metāla caurule (sekundārā gaisa padeve). Tālāk sākas darbs ar caurulēm, jo ir pienākusi kārta cauruļveida siltummaiņa montāžai.

Šo pirolīzes sistēmas daļu izgatavo no metāla caurulēm d=57 mm:

1. Tiek ņemtas divas metāla loksnes pēc zīmējuma izmēra un veikts marķējums.
2. Pamatojoties uz marķējumu cauruļu izvietojumam, loksnē tiek izgriezti caurumi ar diametru 60 mm.
3. Tiek sagrieztas caurules ar diametru 57 mm pēc garuma izmēra.
4. Cauruļu galus ievieto vienas loksnes caurumos un apmetina.
5. Atkārto operāciju ar otru loksni.

Izejā jāiegūst gatavs siltummainis, kas tiek piestiprināts pie katla korpusa tur, kur norāda shēma.

Piemērs siltummaiņa izgatavošanai no divām tērauda loksnēm un caurulēm, kas sagrieztas pēc izmēra. Šeit nepieciešama kvalitatīva metināšana, lai turpmāk katla ekspluatācijas laikā nebūtu problēmu.

Blakus siltummainim (augšējā līmenī) tiek uzstādīts droseles aizbīdnis. Šī detaļa ir aprīkota ar rokturi un arī tiek piemetināta pie konstrukcijas. Droseles korpusa gala daļa tiek aizvērta ar loksnes gabalu, kam ir atzars dūmvadam.

Tālāk atliek tikai sametināt degvielas kameras priekšējo paneli ar durvju logiem katrai no divām sekcijām un gaisa sūkņa moduli.

Uzstādīts siltummainis un daļa no droseles aizbīdņa konstrukcijas. Regulēšanas mehānisma variants rokas sviras veidā ar iespēju fiksēt aizbīdni jebkurā pozīcijā.

Pirms frontālā paneļa uzstādīšanas sadegšanas kameru iekšējā daļa jānostiprina ar šamota ķieģeļiem. Šis materiāls tiek griezts pēc izmēra, daļa leņķī. Ķieģelis tiek apstrādāts un pielāgots ieklāšanas vietai.

Ar šamota ķieģeļiem tiek apstrādātas abas katla degvielas kameras darba sekcijas. Tajā pašā laikā rūpīgi tiek izklātas gaisa novadīšanas (padeves) cauruļu aizbīdņu zonas. Pēc ķieģeļu izklāšanas tiek uzstādīts frontālais panelis.

Piemērs degvielas kameras iekšējās zonas izklāšanai ar šamota ķieģeļiem. Ķieģeļu apšuvums aizsargā pirolīzes katla kameras sienas no iespējamas izdegšanas ilgtermiņa ekspluatācijas laikā.

Būtībā pirolīzes katla pamatsalikšanu šajā posmā var uzskatīt par pabeigtu. Samontētā konstrukcija ir jāapstrādā – jānoņem metināšanas sārņi, jātīra metināšanas šuves, jāizlīdzina, ja kaut kur ir nelieli nelīdzenumi.

Nākamajā posmā – samontētās konstrukcijas ievietošana hermētiskā korpusā. Šī būves daļa arī tiek izgatavota no metāla loksnēm. Tomēr vispirms nepieciešama spiediena pārbaude.

Konstrukcijas testēšana un galīgā salikšana

Samontētā konstrukcija ir jātestē. Obligātās darbības – katla zonas, kurā jācirculē siltumnesējam, hermētiskuma pārbaude. Lai veiktu siltummaiņa spiediena pārbaudi, uz siltumnesēja padeves un atgaitas atzarojumiem uz laiku tiek uzstādīti aizbāžņi.

Pēc tam siltummainis tiek piepildīts ar ūdeni. Vēlams izmantot karstu ūdeni no apkures tīkla vai karstā ūdens apgādes, lai varētu pārbaudīt metināšanas šuves metāla termiskās izplešanās apstākļos.

Priekšējā daļa jau gandrīz gatavās konstrukcijas ar izvadītām sprauslām gaisa padevei darba kamerās. Kurināmā kameras sekciju logi pagaidām bez durvīm. Šī būve tiks apšūta ar korpusa loksnēm.

Ja siltummainī nav noplūdes pa šuvēm, ūdeni izlej un sāk ietvert pirolīzes katla konstrukciju ar ārējām metāla paneļiem. Arī šajā posmā tiek izgatavotas un uzliktas sadegšanas kameras sekciju logu durvis.

Pirolīzes iekārtas durvīm jābūt izgatavotām, ņemot vērā augstas temperatūras ekspluatācijas apstākļus. Tāpēc šos konstruktīvos elementus parasti izgatavo (vai izmanto jau gatavus) no čuguna ar papildu temperatūras stiprinājumu ar šamota ķieģeļiem.

Piemērs durvju konstrukcijai vienai no pirolīzes katla kurināmā kameras sekcijām. Lai pastiprinātu aizsardzību pret augstas temperatūras iedarbību degšanas procesā, papildus metālam tiek izmantots šamota ķieģelis.

Noslēdzošais posms – pirolīzes katla uzstādīšana tā turpmākās ekspluatācijas vietā. Konstrukcijas montāža tiek veikta uz pamata vai betona plātnes. Pamata (plātnes) augstumu attiecībā pret zemes līmeni ieteicams ievērot ne mazāku par 100 mm.

Pēc uzstādīšanas un līmeņošanas katla apakšdaļa tiek nostiprināta pie pamata. Atliks pievienot skursteni, uzstādīt gaisa sūkni un pieslēgt siltumnesēja padeves/izvades līnijas.

Pirolīzes darbības katls pilnībā ietverts metāla korpusā un gatavs uzstādīšanai darba vietā. Kā atbalsta stiprinājumu elementi pie korpusa ir piemetināti stūra āķi.

Pirolīzes katla konstrukcijas pašrocīga izgatavošana ir darbs, kas prasa ievērojamus spēka ieguldījumus. Protams, neiztikt arī bez pieskaitāmajām izmaksām finanšu līdzekļu ziņā.

Iespējams, materiālu iegādei un ārpakalpojumu izmantošanai izmaksas būs mazākas nekā rūpnieciski ražota aprīkojuma cena. Tomēr atšķirība, visticamāk, nebūs tik būtiska. Bet galvenais jautājums nav naudā.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Par pirolīzes katla pašrocīgu izgatavošanu:

Tehniski pašrocīga pirolīzes katlu ražošana bez atbilstošas bāzes ir ārkārtīgi sarežģīts process. Ir nepieciešamas arī profesionālas iemaņas darbā ar metālu, skaidra izpratne par inženiertehniskajām shēmām un katlu iekārtu izgatavošanas tehnoloģiskajām niansēm. Bez tā visā nav vērts pat ķerties pie darba.

Ja jums ir nepieciešamās zināšanas un prasmes, un varat sniegt vērtīgu padomu par pirolīzes katla montāžu citiem vietnes apmeklētājiem – lūdzu, atstājiet savus komentārus, dalieties meistarības noslēpumos, uzdodiet jautājumus blokā zem raksta.