Technisch wordt gekeken naar de meest geavanceerde ketels, waarbij volledige verbranding van brandstof plaatsvindt met de maximaal mogelijke opname van de vrijkomende warmte. Aangezien dit soort schema’s voor een breed scala aan mensen beschikbaar zijn, zullen we proberen de onafhankelijke fabricage van een pyrolyse-ketel voor grote porties brandstof te achterhalen..
Hoe langdurig werk mogelijk is
In de open lucht verbrandt zelfs gedeeltelijk vochtig brandhout zeer snel – letterlijk in 1–1,5 uur. De reden voor alles is de vrije toegang van zuurstof – het is afwezig in de gesloten keteloven, een deel van de binnenkomende zuurstof wordt gedoseerd met behulp van de blaasklep en de verbranding is minder intens.
Een van de belangrijkste problemen van deze methode om organische brandstof te verbranden, was het vermogen om zelfs zonder zuurstof te “branden”. Bij hoge temperaturen vindt pyrolyse plaats – de thermische ontleding van vaste brandstof in vluchtige gasvormige verbindingen. Zuurstof is niet nodig voor dit proces; het is voldoende om de bladwijzer tot 400-500 ° С te verwarmen. Tegelijkertijd treden kolossale verliezen aan calorische waarde op – het energetisch meest waardevolle bestanddeel van kolen of brandhout wordt eenvoudigweg uitgevoerd door de resterende trek in de schoorsteen, zonder tijd te hebben om volledig uit te branden.
Houtgestookte pyrolyse-ketel: 1 – ventilator; 2 – kamer voor het laden van brandstof en vergassing; 3 – warmtewisselaar; 4 – verbrandingskamer; 5 – naverbrandingskamer; 6 – schoorsteen
Bij het ontwerp van elke moderne verwarmingsketel op vaste brandstof moet een extra luchttoevoer worden voorzien voor de naverbranding van de vrijkomende gassen. In dit geval wordt de intensiteit en verbrandingssnelheid van de bladwijzer niet gereguleerd door het volume toegevoerde zuurstof, maar door de verwarmingstemperatuur van de brandstof. Als u de hele bladwijzer in één keer opwarmt, komen er namelijk zeer snel brandbare gassen vrij en moet u de langdurige werking van de ketel vergeten. Als vaste brandstof echter in afzonderlijke porties wordt verwarmd, is de geleidelijke ontleding ervan in de generatorkamer en een efficiënte volledige verbranding in de tweede sectie van de oven mogelijk. In dit geval wordt de stroom gassen omgekeerd, ze bewegen van boven naar beneden onder invloed van de stuwkracht die wordt gecreëerd door de uitstoot.
Het ontwerp van een pyrolyse-ketel voor langdurige verbranding: 1 – pyrolyse op vaste brandstof; 2 – verbrandingskamer; 3 – onderste deur; 4 – secundaire luchttoevoer; 5 – primaire luchttoevoer; 6 – bovenste laaddeur; 7 – vergassingskamer; 8 – Rookafzuiging
Productiemateriaal
Pyrolyse-ketels worden gekenmerkt door een verhoogde werkruimtetemperatuur. Verbranding vindt niet plaats in de vergassingskamer, maar de omgekeerde warmtestroom kan de wanden verwarmen tot 500–600 ° С. De bodem van het gasgenererende compartiment wordt blootgesteld aan het grootste temperatuureffect – het is dit deel dat in contact komt met brandbare gassen en een ernstige thermische belasting ervaart. Het wordt aanbevolen om de bodem van de boekenlegger te maken in de vorm van een gietijzeren rooster of een speciaal vuurvast product met een dunne sleuf of een aantal kleine gaatjes.
De grootste moeilijkheid bij de onafhankelijke vervaardiging van ketelapparatuur ligt in de keuze van een geschikte staalsoort die thuis kan worden verwerkt zonder speciale apparatuur. Het meest geschikt in dit opzicht zijn staalsoorten van de austenitische en austeniet-ferritische klasse met een matig chroom- en nikkelgehalte. Voorbeelden van soorten van dergelijke staalsoorten zijn 12X18H9T, 08X22H6T of AISI 304.
De technologie van het lassen van dergelijke metalen wordt erkend als matig complex, maar reproduceerbaar in ambachtelijke omstandigheden met behulp van booglassen met bedekte elektroden zonder een beschermend medium. De belangrijkste factor die de kwaliteit van de gelaste constructie verslechtert, is de vorming van warme en koude scheuren als gevolg van een hoog temperatuurverschil in een relatief klein lineair gedeelte van een metalen product..
Om de negatieve factoren van thermische effecten te elimineren, worden de volgende technologische methoden gebruikt:
- Snijden van onderdelen met een soepele aanvoer van het snijgereedschap, waardoor oververhitting van de randen wordt voorkomen.
- Beperking van de dichtheid van de lasstroom met 20-25% in vergelijking met constructiestaal, lassen in zachte modi.
- Beperking van de temperatuur van het plas, snelle multi-pass-naad zonder zijdelingse trillingen.
- Correct afsnijden van de verbonden randen in overeenstemming met GOST 5264 en hun reiniging met een metalen borstel.
- Voering onder de naad van het metalen koellichaam, de naad smeden tijdens het afkoelen.
En natuurlijk moet de juiste keuze van het gehalte aan legeringstoevoegingen in de elektrodestaaf worden gemaakt om het ferrietgehalte in de lasstructuur in de orde van 5–8% te garanderen. Aanbevolen voor gebruik elektroden van de merken TsT-15 en TsT-16, evenals speciale elektroden 6816 MoLC of ROST 1913.
Nadat de constructies zijn gelast, is het aan te bevelen deze eerst 2,5–3 uur te gloeien bij een temperatuur van minimaal 700 ° C. Het is voldoende om de binnenkant van het gelaste lichaam met kolen te laden en de brandstof te ontsteken, waardoor een zwak geforceerd blazen ontstaat. Voor het gloeien is het raadzaam om de lasnaden te beitsen met een speciale pasta die overeenkomt met de gebruikte staalsoort..
Maatvoering en kracht
Voordat u doorgaat met de vervaardiging van een pyrolyse-ketel, moet u de afmetingen van de ovenkamers en extra compartimenten berekenen. Als initiële gegevens wordt het vereiste verwarmingsvermogen genomen, dat wordt bepaald rekening houdend met het rendement van een zelfgemaakte ketel in de orde van 75-80%. Thuis kunt u verwarmingsketels voor vaste brandstoffen maken met een capaciteit tot 20-25 kW, efficiëntere units vereisen het gebruik van hittebestendig staal van aanzienlijke dikte, die thuis moeilijk te lassen zijn.
Het vermogen van de ketel en de duur van zijn werking worden bepaald door het volume van de vergassingskamer. Zonder rekening te houden met efficiëntie, bedraagt de verbrandingswaarde van de meest voorkomende houtsoorten ongeveer 4 à 5 duizend kcal / kg, wat ongeveer overeenkomt met 4 à 4,5 kWh thermisch vermogen. Deze waarden zijn alleen van toepassing op hout met een vochtgehalte van maximaal 25%. De essentie van de berekening is eenvoudig: bepaal het vereiste momentane vermogen en vermenigvuldig dit met het aantal bedrijfsuren. Het is de moeite waard eraan te denken dat pyrolyse-ketels, zelfs met een perfect ontwerp, een maximale bedrijfstijd van niet meer dan een dag hebben, en dat op zelf geproduceerde eenheden maximaal 12-15 uur continu branden moet worden gerekend..
Het volume van de bladwijzerkamer wordt bepaald met een snelheid van 2 liter voor elke kilogram brandhout. Aan de resulterende waarde moet je ongeveer 30% toevoegen, omdat ze in de pyrolyse-ketel niet-gehakte blokken gebruiken die niet dicht kunnen worden gestapeld. De afmeting van de verbrandingskamer van gassen moet minimaal 30-40% van het volume van de vergassingskamer zijn. Het meest voordelig is de constructie van de ketel, waarin twee kamers boven elkaar zijn geplaatst, dezelfde vorm hebben, maar verschillen in hoogte..
Een vuurhaard met twee kamers samenstellen
Het is beter om een warmgewalste plaat te kiezen met een dikte van minimaal 8 mm, idealiter 10-12 mm, als materiaal voor de vervaardiging van de kamerwanden. Hoe dikker het metaal, hoe moeilijker het lasproces, maar een constructie van te dun staal leidt en draait gegarandeerd in onvoorspelbare richtingen. Dat is de reden waarom er onder de onderdelen waaruit de ketel is samengesteld, geen kleine elementen mogen zijn met een aspectverhouding van meer dan 2: 1.
De basis van een vuurhaard met twee kamers zijn de buitenste zijwanden. Ze zijn gemeenschappelijk voor beide kamers en zijn verbonden door middel van een voorwand waarin twee rechthoekige openingen voor deuren zijn gemaakt. Het onderste gat is bedoeld voor onderhoud van de verbrandingskamer, de hoogte moet ongeveer 120-150 mm zijn, de breedte – minimaal 300 mm, het gat bevindt zich met een inkeping van 150 mm vanaf de onderkant. Het bovenste gat is bedoeld voor het vullen van de vergassingskamer, hoe groter het is, hoe beter, het gat mag zich niet dichter dan 100 mm boven de kamer bevinden. De vuurhaard wordt van onderen en van achteren gesloten met massieve platen, die worden uitgesneden volgens de buitenafmetingen van de verbrandingskamer, maar pas worden gelast nadat de montage van de interne onderdelen is voltooid. De ketel is van bovenaf bedekt met een plaat met nominale doorsnede.
Een voorbeeld van de afmetingen van een pyrolyse-ketel
De vergassings- en verbrandingskamers worden van elkaar gescheiden door een stevige plaat waarvan de breedte overeenkomt met de inwendige afstand tussen de wanden, en de lengte is 400 mm minder. In het achterste deel van de plaat is verticaal een eendelige scheidingswand gelast, die de laadruimte over de gehele hoogte scheidt, een gat van 50 mm breed en 400–600 mm lang wordt in het midden langs het horizontale deel gesneden. De geassembleerde L-vormige scheidingswand wordt pas gelast als de montage van de warmtewisselaar is voltooid.
Warmtewisselaar voor pyrolyse-ketel
De beste configuratie voor een zelfgemaakte pyrolyse-ketelwarmtewisselaar is een watermantel voor de onderste kamer en schoorsteen. Dit is niet het meest efficiënte type, maar de productie van uw eigen honingraatwarmtewisselaar zal onvermijdelijk problemen opleveren bij het vinden van buizen van de overeenkomstige staalsoort of bij het lassen van ongelijke onderdelen..
De montage van de warmtewisselaaronderdelen vindt plaats in het stadium waarin de bodem, het frontpaneel en twee zijwanden van de ketel zijn gelast. Toegang tot het lassen is voorzien vanaf de achterkant van de ketel. De eerste stap is om het bovenste schot van het shirt te installeren. Dit is een rechthoekige plaat langs de binnenbreedte van de verbrandingskamer en 200 mm minder dan de diepte van de verbrandingskamer. Verwijder aan de zijkanten van de plaat twee rechthoekige fragmenten van 100 mm breed zodat twee uitsteeksels met een lengte van 200 mm in de voorkant van de plaat blijven. Het resulterende deel wordt aan de wanden en het voorpaneel gelast, gelijk met de onderkant van de opening van de verbrandingskamerdeur. In dit geval vormen de uitsnijdingen in de scheidingswand kanalen voor circulatie tussen de onderste zone en de zijwanden van de warmtewisselaar.
De binnenwanden van de mantel zijn gemaakt langs de rand van de stroomkanalen, hebben de hoogte van de verbrandingskamer en grenzen aan het frontpaneel. Van bovenaf zijn ze bedekt met twee stroken van 100 mm breed.
De lengte van de warmtewisselaar bereikt de achterwand van de ketel niet ongeveer 200 mm, en over ongeveer dezelfde afstand steken de zijkanalen uit voorbij de L-vormige scheidingswand tussen de kamers. Wanneer het is geïnstalleerd, blijft het alleen om de dubbele wanden van het schoorsteenkanaal te vormen, de uitlaat eruit te snijden, de achterwand van de ketel te bevestigen en de schroefdraadfittingen in te snijden voor aansluiting op de verwarmingsleiding. De retourstroom wordt afgesneden in een van de voorste onderste hoeken van de mantel, de voeding wordt afgesneden op elk hoogste punt van de schoorsteenmantel.
Houd er rekening mee dat de verbrandingskamer aan alle kanten wordt begrensd door een watermantel, met uitzondering van het schot met de vergassingskamer. Dit is nodig om warmte over te dragen, wat zorgt voor thermische ontleding van de brandstof. In dit geval wordt niet de hele bladwijzer in één keer opgewarmd, maar alleen de lagen naast de verwarmde muren.
Optionele uitrusting
Helaas zijn pyrolyse-ketels niet niet vluchtig. Vanwege de omgekeerde gasstroom is een geforceerde luchtstroom vereist. Voor modellen met een vermogen tot 15 kW wordt deze gerealiseerd met een ventilator die op de onderste deur is gemonteerd. In dit geval is het aanvullen van de lading tijdens verbranding onmogelijk..
Krachtiger ketels zijn uitgerust met een ventilator-afzuigventilator, die op de bovenwand van het lichaam is geïnstalleerd bij de uitlaat van het schoorsteenkanaal. Tegelijkertijd wordt het optreden van een omgekeerde trek uitgesloten en kan de deur van de vergassingskamer ook tijdens verbranding zonder gevolgen worden geopend..
Bijzondere aandacht moet worden besteed aan de temperatuur van het koelmiddel in de mantel. Nadat de ketel de modus heeft bereikt, mag deze niet minder zijn dan 60 ° С om condensvorming te voorkomen. Dit probleem wordt opgelost door een automatische recirculatie-unit te installeren die water mengt van de aanvoer naar de retour. Vereist ook de installatie van een veiligheidsgroep voor gesloten verwarmingssystemen en de hoofdcirculatiepomp.
Hoe veilig is het om een DIY pyrolyse-ketel te gebruiken voor lange branduren?
Hallo, ik zag je opmerking over de DIY pyrolyse-ketel voor lang branden. Ik ben geïnteresseerd om er meer over te weten. Werkt deze ketel goed? Is het moeilijk om er een te bouwen? Hoe lang kan het branden met één lading? Ben je tevreden met het resultaat? Alvast bedankt voor je antwoorden!