Technisch werden die fortschrittlichsten Kessel betrachtet, bei denen eine vollständige Verbrennung des Brennstoffs mit maximal möglicher Absorption der freigesetzten Wärme erfolgt. Da Systeme dieser Art einem breiten Spektrum von Menschen zur Verfügung stehen, werden wir versuchen, die unabhängige Herstellung eines Pyrolysekessels für große Brennstoffportionen herauszufinden.
Wie langfristige Arbeit möglich ist
Im Freien brennt sogar teilweise feuchtes Brennholz sehr schnell – buchstäblich in 1–1,5 Stunden. Der Grund für alles ist der freie Zugang zu Sauerstoff – er fehlt im geschlossenen Kesselofen, ein Teil des einströmenden Sauerstoffs wird mit Hilfe der Blasklappe dosiert und die Verbrennung ist weniger intensiv.
Eines der Hauptprobleme dieser Methode zur Verbrennung von organischem Kraftstoff war seine Fähigkeit, auch ohne Sauerstoff zu „verbrennen“. Bei hohen Temperaturen tritt eine Pyrolyse auf – die thermische Zersetzung von festem Brennstoff in flüchtige gasförmige Verbindungen. Für diesen Vorgang wird kein Sauerstoff benötigt. Es reicht aus, das Lesezeichen auf 400–500 ° C zu erwärmen. Gleichzeitig treten kolossale Brennwertverluste auf – der energetisch wertvollste Bestandteil von Kohle oder Brennholz wird einfach durch den Restzug in den Schornstein ausgeführt, ohne Zeit zum vollständigen Ausbrennen zu haben.
Holzgefeuerter Pyrolysekessel: 1 – Gebläse; 2 – Kammer zum Laden von Kraftstoff und zur Vergasung; 3 – Wärmetauscher; 4 – Brennkammer; 5 – Nachbrennerkammer; 6 – Schornstein
Bei der Konstruktion jedes modernen Festbrennstoffkessels muss eine zusätzliche Luftzufuhr für die Nachverbrennung der entstehenden Gase vorgesehen werden. In diesem Fall wird die Intensität und Verbrennungsrate des Lesezeichens nicht durch das Volumen des zugeführten Sauerstoffs reguliert, sondern durch die Erwärmungstemperatur des Kraftstoffs. Wenn Sie das gesamte Lesezeichen auf einmal aufwärmen, werden brennbare Gase sehr schnell freigesetzt und Sie müssen den Langzeitbetrieb des Kessels vergessen. Wenn jedoch fester Brennstoff in getrennten Abschnitten erhitzt wird, ist seine allmähliche Zersetzung in der Generatorkammer und eine effiziente vollständige Verbrennung im zweiten Abschnitt des Ofens möglich. In diesem Fall wird der Gasstrom umgekehrt, sie bewegen sich unter der Wirkung des durch den Ausstoß erzeugten Schubes von oben nach unten.
Das Design eines Pyrolysekessels für lange Verbrennung: 1 – Festbrennstoffpyrolyse; 2 – Brennkammer; 3 – untere Tür; 4 – Sekundärluftversorgung; 5 – Primärluftversorgung; 6 – obere Ladetür; 7 – Vergasungskammer; 8 – Rauchabsaugung
Herstellungsmaterial
Pyrolysekessel zeichnen sich durch eine erhöhte Arbeitsbereichstemperatur aus. In der Vergasungskammer findet keine Verbrennung statt, der umgekehrte Wärmestrom kann jedoch die Wände auf 500–600 ° C erwärmen. Der Boden des Gasgeneratorraums ist dem größten Temperatureffekt ausgesetzt – dieser Teil kommt mit brennbaren Gasen in Kontakt und erfährt eine ernsthafte thermische Belastung. Es wird empfohlen, den Boden der Lesezeichenkammer in Form eines Gusseisenrosts oder eines speziellen feuerfesten Produkts mit einem dünnen Schlitz oder mehreren kleinen Löchern herzustellen.
Die Hauptschwierigkeit bei der selbständigen Herstellung von Kesselanlagen liegt in der Wahl einer geeigneten Stahlsorte, die ohne spezielle Anlagen zu Hause verarbeitet werden kann. Als am besten geeignet gelten in dieser Hinsicht Stähle der austenitischen und austenitferritischen Klasse mit mäßigem Chrom- und Nickelgehalt. Beispiele für Qualitäten solcher Stähle sind 12X18H9T, 08X22H6T oder AISI 304.
Die Technologie zum Schweißen solcher Metalle wird als mäßig komplex anerkannt, ist jedoch unter handwerklichen Bedingungen unter Verwendung des Lichtbogenschweißens mit abgedeckten Elektroden ohne Schutzmedium reproduzierbar. Der Hauptfaktor, der die Qualität der geschweißten Struktur verschlechtert, ist die Bildung heißer und kalter Risse aufgrund eines hohen Temperaturunterschieds in einem relativ kleinen linearen Abschnitt eines Metallprodukts..
Um die negativen Faktoren thermischer Effekte zu beseitigen, werden die folgenden technologischen Methoden angewendet:
- Schneiden von Teilen mit einem gleichmäßigen Vorschub des Schneidwerkzeugs, wodurch eine Überhitzung der Kanten vermieden wird.
- Begrenzung der Dichte des Schweißstroms um 20-25% im Vergleich zu Baustahl, Schweißen in weichen Modi.
- Pfützentemperaturbegrenzung, Hochgeschwindigkeits-Mehrfachdurchgangsnaht ohne seitliche Vibrationen.
- Richtiges Schneiden der verbundenen Kanten gemäß GOST 5264 und deren Reinigung mit einer Metallbürste.
- Futter unter der Naht des Metallkühlkörpers, Schmieden der Naht während des Abkühlens.
Und natürlich sollte die richtige Wahl des Gehalts an Legierungszusätzen im Elektrodenstab getroffen werden, um den Ferritgehalt in der Schweißnahtstruktur in der Größenordnung von 5–8% sicherzustellen. Zur Verwendung werden Elektroden der Marken TsT-15 und TsT-16 sowie Spezialelektroden 6816 MoLC oder ROST 1913 empfohlen.
Nach dem Schweißen der Strukturen wird empfohlen, diese zunächst 2,5 bis 3 Stunden bei einer Temperatur von mindestens 700 ° C zu glühen. Es reicht aus, das Innere des geschweißten Körpers mit Kohle zu beladen und den Brennstoff zu entzünden, was zu einem schwachen Zwangsblasen führt. Vor dem Glühen ist es ratsam, die Schweißnähte mit einer speziellen Paste zu beizen, die der verwendeten Stahlsorte entspricht..
Größe und Leistung
Bevor mit der Herstellung eines Pyrolysekessels fortgefahren werden kann, müssen die Abmessungen der Ofenkammern und zusätzlichen Kammern berechnet werden. Als Ausgangsdaten wird die erforderliche Heizleistung herangezogen, die unter Berücksichtigung des Wirkungsgrades eines hausgemachten Kessels in der Größenordnung von 75–80% ermittelt wird. Zu Hause können Sie Festbrennstoffkessel mit einer Leistung von bis zu 20-25 kW herstellen. Effizientere Einheiten erfordern die Verwendung von hitzebeständigen Stählen mit beträchtlicher Dicke, die zu Hause schwer zu schweißen sind.
Die Leistung des Kessels und die Betriebsdauer werden durch das Volumen der Vergasungskammer bestimmt. Ohne Berücksichtigung des Wirkungsgrads beträgt der Heizwert der meisten gängigen Holzarten etwa 4–5 Tausend kcal / kg, was ungefähr 4–4,5 kWh Wärmeleistung entspricht. Diese Werte gelten nur für Holz mit einem Feuchtigkeitsgehalt von höchstens 25%. Das Wesentliche der Berechnung ist einfach: Bestimmen Sie die erforderliche Momentanleistung und multiplizieren Sie sie mit der Anzahl der Betriebsstunden. Es sei daran erinnert, dass Pyrolysekessel, selbst in perfekter Ausführung, eine maximale Betriebszeit von nicht mehr als einem Tag haben und auf selbst produzierte Einheiten für maximal 12 bis 15 Stunden kontinuierliches Brennen gerechnet werden sollte.
Das Volumen der Lesezeichenkammer wird mit 2 Litern pro Kilogramm Brennholz bestimmt. Zum resultierenden Wert müssen Sie etwa 30% hinzufügen, da im Pyrolysekessel nicht abgebrochene Unterlegkeile verwendet werden, die nicht dicht gestapelt werden können. Die Größe der Brennkammer für Gase muss mindestens 30–40% des Volumens der Vergasungskammer betragen. Am vorteilhaftesten ist die Struktur des Kessels, bei der zwei Kammern übereinander angeordnet sind, die gleiche Form haben, sich jedoch in der Höhe unterscheiden..
Zusammenbau eines Zweikammer-Feuerraums
Es ist besser, ein warmgewalztes Blech mit einer Dicke von mindestens 8 mm, idealerweise 10–12 mm, als Material für die Herstellung der Kammerwände zu wählen. Je dicker das Metall ist, desto schwieriger ist der Schweißprozess. Eine Struktur aus zu dünnem Stahl führt und verdreht sich jedoch garantiert in unvorhersehbare Richtungen. Deshalb sollten unter den Teilen, aus denen der Kessel zusammengesetzt ist, keine kleinen Elemente mit einem Seitenverhältnis von mehr als 2: 1 vorhanden sein.
Die Basis eines Zweikammer-Feuerraums sind die äußeren Seitenwände. Sie sind beiden Kammern gemeinsam und durch eine Vorderwand verbunden, in der zwei rechteckige Öffnungen für die Türen vorgesehen sind. Das untere Loch ist für die Wartung der Brennkammer vorgesehen, seine Höhe sollte etwa 120–150 mm betragen, Breite – mindestens 300 mm, das Loch befindet sich mit einer Vertiefung von 150 mm von der unteren Kante. Das obere Loch ist zum Laden der Vergasungskammer vorgesehen. Je größer es ist, desto besser sollte das Loch nicht näher als 100 mm an der Oberseite der Kammer sein. Der Feuerraum wird von unten und hinten mit massiven Blechen verschlossen, die entsprechend den Außenabmessungen der Brennkammer ausgeschnitten, aber erst nach Abschluss der Montage der Innenteile geschweißt werden. Von oben wird der Kessel mit einem Blatt Nennschnitt abgedeckt.
Ein Beispiel für die Abmessungen eines Pyrolysekessels
Die Vergasungs- und Brennkammern werden durch eine feste Platte getrennt, deren Breite dem Innenabstand zwischen den Wänden entspricht und deren Länge 400 mm geringer ist. Im hinteren Teil der Platte ist vertikal eine einteilige Trennwand angeschweißt, die die Ladekammer über ihre gesamte Höhe trennt. In der Mitte entlang des horizontalen Teils wird ein 50 mm breites und 400–600 mm langes Loch geschnitten. Die zusammengebaute L-förmige Trennwand wird erst geschweißt, wenn die Montage des Wärmetauschers abgeschlossen ist.
Wärmetauscher für Pyrolysekessel
Die beste Konfiguration für einen hausgemachten Pyrolysekessel-Wärmetauscher wäre ein Wassermantel für die untere Kammer und den Schornstein. Dies ist nicht der effizienteste Typ. Die Herstellung eines eigenen Wabenwärmetauschers führt jedoch unvermeidlich zu Schwierigkeiten beim Auffinden von Rohren der entsprechenden Stahlsorte oder beim Schweißen unterschiedlicher Teile..
Die Montage der Wärmetauscherteile erfolgt in dem Stadium, in dem der Boden des Kessels, die Frontplatte und zwei Seitenwände verschweißt sind. Der Schweißzugang erfolgt von der Rückseite des Kessels. Der erste Schritt besteht darin, die obere Schallwand des Hemdes anzubringen. Dies ist eine rechteckige Platte entlang der Innenbreite des Feuerraums und 200 mm weniger als die Tiefe der Brennkammer. Entfernen Sie an den Seiten der Platte zwei rechteckige Fragmente mit einer Breite von 100 mm, sodass zwei Vorsprünge mit einer Länge von 200 mm im vorderen Teil der Platte verbleiben. Das resultierende Teil wird bündig mit der Unterkante der Öffnung der Brennkammertür an die Wände und die Frontplatte geschweißt. In diesem Fall bilden die Ausschnitte in der Trennwand Kanäle für die Zirkulation zwischen der unteren Zone und den Seitenwänden des Wärmetauschers.
Die Innenwände des Mantels sind entlang der Kante der Strömungskanäle ausgeführt, haben die Höhe der Brennkammer und grenzen an die Frontplatte an. Von oben sind sie mit zwei 100 mm breiten Streifen bedeckt.
Die Länge des Wärmetauschers erreicht die Rückwand des Kessels nicht etwa 200 mm, und bei etwa gleichem Abstand ragen die Seitenkanäle über die L-förmige Trennwand zwischen den Kammern hinaus. Nach der Installation müssen nur noch die Doppelwände des Kamins gebildet, der Auslass ausgeschnitten, die Rückwand des Kessels befestigt und die Gewindeanschlüsse für den Anschluss an die Heizungsleitung eingeschnitten werden. Der Rückfluss wird in eine der vorderen unteren Ecken des Mantels geschnitten, der Vorschub wird an jedem höchsten Punkt des Kaminmantels geschnitten.
Bitte beachten Sie, dass die Brennkammer mit Ausnahme der Schallwand mit der Vergasungskammer allseitig von einem Wassermantel begrenzt ist. Dies ist notwendig, um Wärme zu übertragen, wodurch eine thermische Zersetzung des Kraftstoffs sichergestellt wird. In diesem Fall wird nicht das gesamte Lesezeichen auf einmal aufgewärmt, sondern nur die Schichten neben den beheizten Wänden.
Optionale Ausrüstung
Leider sind Pyrolysekessel nicht flüchtig. Aufgrund des Rückstroms von Gasen ist ein erzwungener Luftstrom erforderlich. Bei Modellen bis 15 kW wird dies mit einem Gebläse realisiert, das an der unteren Tür montiert ist. In diesem Fall ist ein Nachfüllen der Last während der Verbrennung nicht möglich..
Stärkere Kessel sind mit einem Ventilator-Abluftventilator ausgestattet, der an der oberen Wand des Körpers am Auslass des Schornsteinkanals installiert ist. Gleichzeitig wird das Auftreten eines Rückzugs ausgeschlossen und die Tür der Vergasungskammer kann auch während der Verbrennung ohne Folgen geöffnet werden..
Besondere Aufmerksamkeit sollte der Temperatur des Kühlmittels im Mantel gewidmet werden. Nachdem der Kessel den Modus erreicht hat, sollte er nicht unter 60 ° C liegen, um die Bildung von Kondensat zu verhindern. Dieses Problem wird durch die Installation einer automatischen Umwälzeinheit gelöst, die Wasser von der Zufuhr zum Rücklauf mischt. Es erfordert auch die Installation einer Sicherheitsgruppe für geschlossene Heizsysteme und einer Hauptumwälzpumpe.
Ich bin an dem Diy Pyrolysekessel für die lange Verbrennung interessiert. Kannst du mir bitte weitere Informationen geben? Wie funktioniert der Kessel und wie effizient ist er? Gibt es Anleitungen oder Bauanleitungen, die ich befolgen kann, um meinen eigenen Pyrolysekessel zu bauen? Vielen Dank im Voraus!